[发明专利]一种半导体衬底的生长方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体衬底的生长方法。

【背景技术】

节能减排是目前我国发展中面临的一个非常重要的问题。采用高效的光源，例如半导体光源等，代替传统的白炽灯作为照明光源，可以节约大量的电能。

生长用于制作LED等半导体光源的半导体衬底，是半导体照明领域的基础工作。常见的用于半导体照明的半导体衬底包括GaAs、GaN以及ZnO等。研究发现，在半导体衬底的生长过程中掺入稀土元素或者其他类似的元素，能够在衬底的能带中引入跃迁能级，使衬底能够在吸收能量的情况下辐射出不同波长的光波，从而为形成白光光源提供了一种可能性。例如在GaN或者AlN等III族氮化物衬底中加入稀土元素，尤其是镧系元素，即可以达到上述目的。

由于上述衬底的作用是在特定能量的激发下，根据所掺杂元素的不同激发出不同波长的光波，因此提高衬底的厚度和掺杂的均匀性必将有利于发挥此种衬底的作用。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是，提供一种半导体衬底的生长方法，能够实现衬底中稀土元素的均匀掺杂，从而保证从半导体层中激发出来的光波是均匀分布的，获得较好的视觉效果，可以满足白光LED的应用。

为了解决上述问题，本发明提供了一种半导体衬底的生长方法，包括如下步骤：提供支撑衬底；提供第一反应气体，所述第一反应气体中含有III族元素与卤族元素；提供第二反应气体，所述第二反应气体中含有稀土元素与卤族元素；提供第三反应气体，所述第三反应气体中含有V族元素；将第一、第二和第三反应气体相互混合；加热支撑衬底并将混合后的气体通过加热的支撑衬底表面，从而在支撑衬底表面形成由III族和V族元素构成的半导体层，所述半导体层掺杂有稀土元素，且所述半导体层的厚度不小于20微米。

作为可选的技术方案，所述稀土元素选自于Er、Eu、Pr、Tm、Ce、Nd、Sm、Gd、Pm、Gd、Tb、Dy、Ho、Yb和Lu中的一种或者多种。

作为可选的技术方案，所述III族元素选自于Ga、Al和In中的一种或多种，所述V族元素选自于N、P和As中的一种或多种，所述卤族元素选自于氯和溴中的一种或两种。

作为可选的技术方案，所述半导体层的厚度不小于80微米，在此厚度情况下，所述半导体衬底的生长方法进一步包括去除支撑衬底的步骤。

作为可选的技术方案，所述混合后的气体中，V族元素与III族元素的分子数目比例范围是1至1000。

作为可选的技术方案，所述支撑衬底的材料选自于蓝宝石、Si和铝酸锂的一种。

作为可选的技术方案，所述加热支撑衬底的步骤中，加热的温度范围是500至1200℃

本发明的优点在于，三种气体在生长之前进行了预先混合，能够使III族原子和稀土元素的原子相互充分扩散，避免直接通入支撑衬底表面时由于不同气体的气流状态不同，而造成稀土元素的原子在半导体层中的不均匀分布。由于半导体层在被激发的条件下辐射出的光波的强度与稀土元素的浓度是成正比的，因此稀土元素在半导体层中均匀分布的优点在于可以保证从半导体层中激发出来的光波是均匀分布的，因此可以获得较好的视觉效果。并且采用含有卤族元素的III族反应气体能够提高III族元素在反应气体中的浓度，从而加速半导体层的沉积速度，因此生长速度快，容易在较短的时间内获得具有一定厚度的衬底材料，厚的衬底更加适合于用作光学激发层。

【附图说明】

附图1所示是本发明所述具体实施方式的实施步骤示意图；

附图2至附图4为本发明所述具体实施方式的工艺示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明提供的一种半导体衬底的生长方法的具体实施方式做详细说明。

附图1所示是本发明所述具体实施方式的实施步骤示意图，包括如下步骤：步骤S100，提供支撑衬底；步骤S101，提供第一反应气体，所述第一反应气体中含有III族元素与卤族元素；步骤S102，提供第二反应气体，所述第二反应气体中含有稀土元素与卤族元素；步骤S103，提供第三反应气体，所述第三反应气体中含有V族元素；步骤S110，将第一、第二和第三反应气体相互混合；步骤S120，加热支撑衬底并将混合后的气体通过加热的支撑衬底表面；步骤S130，去除支撑衬底。