[发明专利]用于GaN基光电与电子器件的控氧PVD AlN缓冲部

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张享有2013年3月14日提交的美国临时专利申请第61/785,128号的权益，该临时专利申请的全部内容通过引用方式被并入本文中。

背景

技术领域

本发明的实施方式关于第III族-氮化物材料的领域，且尤其关于利用物理气相沉积(PVD)形成的氮化铝缓冲层来制造氮化镓基光电或电子器件。

现有技术的描述

第III-V族材料在半导体和相关的例如发光二极管(LED)产业中正在扮演越来越重要的角色。通常，难以在无缺陷或裂缝形成的情况下将第III-V族材料生长或沉积于异质(foreign)基板上(称作异质外延)。例如，在许多应用中，不能直接以相继制造的材料层的堆叠物对精选的膜(例如氮化镓膜)施以高质量表面保护(preservation)。在基板与器件层之间加入一个或更多缓冲层已经是一种方法。然而，第III-V族材料往往易受工艺条件影响，在制造工艺的特定时期必须小心以避免此类条件。然而，在许多应用中，亦无法直接避免敏感性第III-V族膜与潜在破坏条件发生相互作用。

发明内容

本发明的一个或更多实施方式针对物理气相沉积(PVD)形成的氮化铝缓冲层。

在实施方式中，形成用于氮化镓(GaN)基光电或电子器件的氮化铝(AlN)缓冲层的方法涉及反应性溅射AlN层于基板上，反应性溅射涉及使置于物理气相沉积(PVD)腔室内的含铝靶材与含氮气体或以含氮气体为基础的等离子体发生反应。该方法进一步涉及将氧并入AlN层中。

在另一实施方式中，用于GaN基光电或电子器件的材料堆叠物包括基板和设置于基板上的氮化铝(AlN)缓冲层。AlN层具有约在1E18至1E23cm^-3范围内的氧浓度。

在又一实施方式中，发光二极管(LED)装置包括基板和设置于基板上的氮化铝(AlN)缓冲层。AlN层具有约在1E18至1E23cm^-3范围内的氧浓度。

在再一实施方式中，GaN基电子器件包括基板和设置于基板上的氮化铝(AlN)缓冲层。AlN层具有约在1E18至1E23cm^-3范围内的氧浓度。

在另一实施方式中，用于形成用于GaN基光电或电子器件的氮化铝(AlN)缓冲层的腔室包括使得实现在高温下的低上升率(rate-of-rise)及1E-7托或更低的高本底真空(basevacuum)的腔室冷却设计和泵送系统。腔室亦包括全面侵蚀(fullfaceerosion)磁电管阴极，该全面侵蚀磁电管阴极被配置成使得实现在晶片内与晶片间AlN膜在载具各处的均匀沉积和一致的靶材侵蚀。腔室亦包括被配置成使包括含O气体的处理气体能均匀分布于腔室内以用于获得均匀的AlN成分的气流设计和处理配件。

附图说明

图1图示根据本发明的一个或更多实施方式的基准(benchmark)群集工具示意图、基准LED结构和基准时间对沉积的作图。

图2A图示根据本发明的实施方式的用于LED结构制造的群集工具示意图和对应的温度对时间的作图。

图2B图示根据本发明的实施方式的发光二极管(LED)结构和对应的时间对沉积的作图。

图3A至图3C图示根据本发明的实施方式的用于PVD腔室的处理配件的横截面示意图。

图3D图示根据本发明的实施方式的用于PVD腔室的电力输送源的横截面示意图。

图4为根据本发明的实施方式的适合用于制造第III族-氮化物材料的MOCVD腔室的横截面示意图。

图5为根据本发明的实施方式的适合用于制造第III族-氮化物材料的HVPE腔室的横截面示意图。

图6图示根据本发明的实施方式的示例性计算机系统的方块图。

具体实施方式

描述了利用物理气相沉积(PVD)形成的氮化铝(AlN)缓冲层来制造氮化镓基光电或电子器件。在以下说明中提及许多特定的诸如处理腔室构造和材料体系的细节，以提供对本发明实施方式更彻底的理解。对本领域技术人员而言将明显的是，本发明的实施方式可不按这些特定细节来实践。在其他实例中，不详述诸如特定二极管构造的已知特征，以免不必要地使本发明的实施方式难理解。另外，应理解，图中所示的各种实施方式为示例性说明，而未必按比例绘制。此外，尽管本文的实施方式中未明确公开其他布置和配置，但仍被视为落在本发明的精神和范围内。