，并且可提高光发射效率。位于纳米核315a的上端部分上的有源层部分可设计为不用于光的发射，从而可执行针对光发射波长的精确设计。
[0191]可通过各种制造方法制造这种纳米结构半导体发光器件。图14A至图14E以制造纳米结构半导体发光器件的方法为例示出了利用通过使用掩模作为模具结构填充纳米核的方案执行的生长工艺。
[0192]如图14A所示，可在衬底331上生长第一导电性半导体，并且可提供基层332。
[0193]基层332可设为电连接的结构，以及用作允许纳米级发光结构在其上生长的晶体生长表面，并且基层332可由具有电导率的半导体单晶体构成。基层332可直接生长，并且衬底331可为晶体生长衬底。在基层332生长之前，可在衬底331上形成由AlxInyGa1 x yN(O ^ x ^ 1，0彡y彡1，0彡x+y彡I)构成的缓冲层，并且还可形成多层膜结构。多层膜结构可包括未掺杂的GaN层和AlGaN层或者构造为这些层的组合的中间层，以防止发生从基层332朝着缓冲层的漏电流和提高基层332的结晶度。
[0194]接着，如图14B所示，可在基层332上形成具有多个开口 H并且包括蚀刻停止层的掩模333。
[0195]根据本公开的示例性实施例使用的掩模333可包括第一材料层333a和第二材料层333b，第一材料层333a形成在基层332上，第二材料层333b形成在第一材料层333a上并且具有比第一材料层333a的蚀刻速率更高的蚀刻速率。
[0196]第一材料层333a可设为蚀刻停止层。例如，在第二材料层333b的蚀刻条件下，第一材料层333a的蚀刻速率可小于第二材料层333b的蚀刻速率。至少第一材料层333a可由具有电绝缘的材料构成，第二材料层333b也可由绝缘材料构成。
[0197]第一材料层333a和第二材料层333b可利用不同的材料形成以获得蚀刻速率的所需差异。例如，第一材料层333a可为基于SiN的材料层，第二材料层333b可为S12层。可利用孔密度实现蚀刻速率的差异。第二材料层333b，或者第一材料层333a和第二材料层333b均可利用具有多孔结构的材料形成，以控制孔隙率的差异，并且可确保第一材料层333a与第二材料层333b之间的蚀刻速率的差异。第一材料层333a和第二材料层333b可利用相同材料形成。例如，第一材料层333a可利用具有第一孔隙率的S12形成，第二材料层333b可利用Si02(与第一材料层333a的材料相同的材料)形成，并且可具有比第一孔隙率更高的第二孔隙率。在第二材料层333b被蚀刻的条件下，第一材料层333a的蚀刻速率可小于第二材料层333b的蚀刻速率。
[0198]可在考虑所需的纳米级发光结构的高度的情况下设计第一材料层333a和第二材料层333b的总厚度。可在考虑掩模333相对于基层332的表面的总高度的情况下设计通过第一材料层333a的蚀刻停止水平。在基层332上依次形成第一材料层333a和第二材料层333b之后，可形成多个开口 H以通过其暴露基层332的区。可通过在掩模层333上形成光刻胶以及通过光刻法和利用光刻法的湿/干蚀刻工艺形成开口 H。可通过考虑所需的纳米级发光结构的尺寸来设计各个开口 H的尺寸。例如，暴露基层332的表面所通过的开口H的宽度(或直径)可为600nm或更小，例如，在50nm至500nm的范围内或更小。
[0199]可利用半导体工艺形成开口 H。例如，可形成这样的开口 H，其通过利用深蚀刻工艺具有相对高的高宽比。开口 H的高宽比可实现为5:1(高度:宽度)或更高，例如，10:1或更高。
[0200]虽然可根据蚀刻条件而改变，但是第一材料层333a和第二材料层333b中的开口H的宽度可朝着基层332减小。
[0201]在深蚀刻工艺中，可使用干蚀刻工艺，并且可使用从等离子体产生的反应离子或者可使用在相对高水平的真空中产生的离子束。与湿蚀刻相比，这种干蚀刻可实现对于微结构的精加工，而没有几何限制。在蚀刻掩模333的氧化物膜时可使用基于CF的气体。例如，可使用通过将02和Ar中的至少一种与诸如CF 4、C2F6, C3F8, C4F8或CHF 3之类的气体组合获得的蚀刻剂。
[0202]可不同地实现开口 H的平面形状及其对齐方式。例如，就平面形状而言，开口 H可具有诸如多边形、四边形、椭圆形或圆形之类的各种形状。图14B所示的掩模333可具有例如在其中对齐的圆形平面形状的开口 H，如图15A所示。如图15B的掩模333’所示，可对齐具有正六边形平面形状的开口。
[0203]在一个实施例中，如图14B所示，开口 H可具有例如整齐地形成的杆的形式。开口H例如由于利用合适的蚀刻工艺而可为各种形状。作为这样的示例，图16A和图16B示出了形成在掩模中的不同形状的开口。在图16A中，由第一材料层343a和第二材料层343b构成的掩模343具有开口 H，所述开口 H具有横截面的面积在朝着其上部的方向上逐渐增大的柱式。在图16B中，由第一材料层343a’和第二材料层343b’构成的掩模343’可具有开口H，所述开口 H具有横截面的面积在朝着其上部的方向上逐渐减小的柱式。
[0204]接着，如图14C所示，在基层332的暴露区上生长第一导电性半导体以填充多个开口 H，并且形成多个纳米核335a和随后形成纳米核335a的上端部分T上的中间电流阻挡层334。
[0205]纳米核335a的第一导电性半导体可为n型氮化物半导体，并且可利用与基层332的第一导电性半导体的材料相同的材料形成。例如，可利用η型GaN形成基层332和纳米核 335a。
[0206]可利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)形成构造纳米核335a的氮化物单晶体。掩模333可用作用于生长的氮化物单晶体的模具，以提供具有对应于开口 H的形式的纳米核335a。例如，氮化物单晶体可通过利用掩模333选择性地在基层332的暴露于开口 H的区上生长，以填充所述开口 H。填充的氮化物单晶体可具有对应于开口 H的形式。
[0207]在掩模333保持原样的状态下，可在纳米核335a的上端部分T的表面上形成中间电流阻挡层334，并且中间电流阻挡层334可形成在上端部分上，而不用形成单独的掩模的工艺。
[0208]中间电流阻挡层334可为有意未掺杂或掺有与纳米核335a相反的第二导电性掺杂物的半导体层。例如，当利用η型GaN形成纳米核335a时，中间电流阻挡层334可为未掺杂的GaN层或可为掺有诸如Mg之类的ρ型掺杂物的GaN层。通过在单个处理中仅切换一种掺杂物，可连续地形成纳米核335a和中间电流阻挡层334。还可通过将中间电流阻挡层334的形成工艺与模制工艺组合来简化整个工艺。
[0209]接着，如图14D所示，可去除掩模333直至蚀刻停止层(第一材料层333a)这一层，多个纳米核335a的侧面可被部分地暴露出来。
[0210]在本公开的示例性实施例中，通过应用可选择性地去除第二材料层333b的蚀刻工艺，可仅去除第二材料层333b，并且可保留第一材料层333a。保留的第一材料层333a可在后续工艺中防止有源层335b和第二导电性半导体层335c连接至基层332。
[0211]如本公开的示例性实施例中，在通过利用具有开口的掩模作为模具制造纳米级发光结构的工艺中，可引入额外的热处理工艺以提高结晶性能。
[0212]首先，在形成中间电流阻挡层334之前的纳米核335a的生长过程中，还可执行纳米核335a的稳定化工艺(热处理工艺)，并且可提高纳米核335a的结晶度。例如，当所需的纳米核335a生长至其生长部分中的中点(基层上约0.2 μπι至1.8 μπι的高度)时，停止TMGa源、GaN的III族元素供应源的供应，并且在与衬底在生长期间的温度相似的温度(约1000至1200°C )下的热处理在NH3气氛中持续约5秒至约5分钟。
[0213]在纳米核335a的生长完成并且去除了掩模的上层(333b)之后，可在预定条件下对纳米核335a的表面进行热处理，纳米核335a的晶面可切换至稳定的表面，并且可有利于半极性或非极性晶面中的晶体生长。可参照图17A和图17B描述该处理。
[0214]图17A和图17B示出了应用于图14D的处理的热处理工艺的图。
[0215]图17A示出了可被看作是在图14D的处理中获得的纳米核的纳米核335a。纳米核335a可具有由开口的形状确定的晶面。虽然纳米核根据开口的形状具有不同的晶面，但是这种获得的纳米核表面可具有相对不稳定的晶面，这可为使后续晶体生长条件劣化的因素。
[0216]如本公开的示例性实施例中，开口可具有圆柱杆形式，纳米核335a的侧面可具有除特定晶面以外的弯曲表面，如图17A所示。
[0217]当该纳米核受到热处理时，其表面上的不稳定的晶体可被再对准，从而具有半极性或非极性状态下的稳定的晶面，如图17B所示。可在600°C或更高(例如，800°C至1200°C )的温度下执行几秒至几十分钟(一秒至六十分钟)的热处理，并且可实现向稳定的晶面转变。
[0218]就这种热处理工艺而言，当衬底温度低于600°C时，由于可存在纳米核的晶体生长及其再排列方面的困难，因此热处理效果可能不理想。当衬底温度高于1200°C时，由于氮(N)会蒸发，因此结晶度会劣化。短于一秒的时间的热处理预计不会实现足够的热处理效果，而几十分钟(例如，比60分钟更长的时间)的热处理会使制造工艺的效率降低。
[0219]例如，在蓝宝石衬底的平面C(OOOl)上生长(就硅衬底而言，在平面(111)上生长)的情况下，具有如图17A所示的圆柱形形状的纳米核335a可如以上在合适的温度下受到热处理，并且不稳定的晶面、弯曲的表面、(侧面)可转变为具有非极性表面(m平面)的六边形晶体柱(图17B的335a)。可通过高温热处理工艺实现这种使晶面稳定的处理。
[0220]在相对高温下位于所述表面上的晶体被再排列或者源气体残留在室内的情况下，可以理解，通过残留的源气体的沉积执行部分再生长以具有稳定的晶面。
[0221]在再生长的情况下，可在源气体残留在室内的气氛中执行热处理工艺，或者可在有意地供应相对少量的源气体的条件下执行热处理。例如，如图17A所示，就MOCVD室而言，TMGa和NH3残留，并且在该残留的气氛中，执行热处理，源气体与纳米核表面反应，可实现部分再生长，并且可提供稳定的晶面。在再生长过程中，与纳米核335a在热处理之前的尺寸相比，经热处理的纳米核335a’的尺寸可稍微增大，参照图17A和图17B。
[0222]这样，这种额外的热处理工艺可有助于提高纳米核的结晶性能。例如，通过这种热处理工艺，可消除在去除掩模之后的纳米核的表面上的不均匀性(例如，缺陷)，另外，内部晶体的再排列可提高晶体稳定性。在去除掩模之后，可在与纳米核生长工艺的条件相似的条件下在室内执行该热处理工艺。例如，虽然热处理温度(即，衬底温度)可在800°C至1200°C的范围内，但是在600°C或更高的热处理工艺中也可期望得到相似的效果。
[0223]接着，如图14E所示，可在多个纳米核335a’的表面上依次生长有源层335b和第二导电性半导体层335c。
[0224]通过该处理，纳米级发光结构335可具有核壳结构，其中第一导电性半导体设为纳米核335a’，包围纳米核335a’的有源层335b和第二导电性半导体层335c设为壳层。
[0225]纳米核335a’可具有上端部分，其晶面与其侧面的晶面不同。形成在纳米核的上端部分上的有源层和第二导电性半导体层的部分II可与形成在其侧面上的有源层和第二导电性半导体层的部分I具有不同的成份和/或厚度。中间电流阻挡层334可布置在纳米核335a’的上端部分上，并且可解决漏电流的问题和因此发生的光发射波长的问题。通过中间电流阻挡层334的这种选择性的布置，可正常确保通过形成在纳米核335a’的侧面上的有源层区的电流流动，并且还可通过中间电流阻挡层334阻挡通过形成在纳米核335a’的上端部分上的有源层区的电流流动。
[0226]因此，可防止漏电流在纳米核335a’的上端部分上集中，从而在提高效率的同时精确设计所需的光发射波长。
[0227]这些特性可延伸性地应用于根据本公开的其它示例性实施例的维护化学气相沉积设备的方法。
[0228]图18示出了根据本公开的示例性实施例的维护化学气相沉积设备的方法的流程图。
[0229]参照图18，在SI 12中，沉积处理停止，并且在SI 14中从处理室取出晶圆的状态下，在SI 16中，可维护在处理室中使用的沉积设备。
[0230]在实际的大批量生产处理中，可能需要生产设备的计划维护(PM)以及定期清洁。例如，当可在处理室中重复地执行沉积处理时，相对高温下的薄膜沉积可影响不需要沉积的区以及沉积所需的晶圆表面。例如，在诸如处理室中的喷头型喷洒结构之类的室内构件上可发生严重的寄生沉积。
[0231]因此，可能需要定期/偶尔的清洁处理，可能更换或拆卸构造喷头或承受器的第一盖构件和第二盖构件，并且例如在诸如清洁之类的服务之后，可能将它们重新安装。
[0232]在该处理中，可将在实际沉积时可产生不利作用的杂质元素引入到室中。
[0233]在维护之后，在S117中，可排空处理室。
[0234]可利用排气栗(图2的‘80’)或真空栗(图2的‘90’)执行该排放处理。可执行该处理以去除在先前的维护处理中引入到室中的诸如(例如)清洁剂之类的材料。然而，即使使用了排放处理，引入到处理室中的材料也可残留。例如，在先前的维护处理中，处理室的内部可暴露于外部气氛中。引入的氧可与处理室的内部表面反应，并且可以氧化物膜的形式残留在其表面上。依赖于这种氧化物膜的氧可在沉积处理中在相对高温下与其它源结合，从而影响沉积的薄膜特性。在利用例如SUS的可氧化材料形成处理室的内部的情况下，这样可能存在问题。
[0235]接着，在S119中，可至少将铝源和氮源供应至处理室的