[发明专利]用于减少蒸发和降解的处理半导体膜的方法

说明书

一种在处理期间保护由一层或多层构成的半导体膜的方法。该方法包括将半导体膜的表面与保护性覆盖件(诸如分离的基板件)的表面直接接触，该保护性覆盖件与半导体膜的表面形成气密或气密密封，以便在半导体膜中减少材料降解和蒸发。该方法包括在例如热退火和/或控制环境的一些条件下处理半导体膜，该条件可能在没有保护性覆盖件的情况下导致半导体膜的蒸发或降解。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 USC第119(e)节要求以下共同待决和共同转让的申请的权益：

由Christian J.Zollner、Michael Iza、James S.Speck、Shuji Nakamura和Steven P.Denbaars于2019年1月24日提交的美国临时申请序列号62/796,340，题为“通过减少的蒸发来热处理半导体层的方法(METHOD FOR THERMAL TREATMENT OFSEMICONDUCTOR LAYERS WITH REDUCED EVAPORATION)”，代理案卷编号GC30794.0663USP2(UC 2018-252-2)；

该申请通过引用并入本文。

发明背景

1.技术领域

本发明涉及用于处理半导体膜样品的方法，该方法通过用分离的保护性覆盖件覆盖样品以防止半导体膜的蒸发或降解。

2.现有技术的描述

对于可见光和紫外光电子器件和高功率电子器件的制造已很好地确立氮化镓(GaN)及其包含铝和铟的三元和四元化合物(AlGaN、InGaN、AlInGaN)的使用。这些器件典型地使用包括分子束外延(MBE)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)和氢化物气相外延(HVPE)的生长技术外延生长。

此外，用于短波长器件的AlGaN的开发使基于氮化物的发光二极管(LED)和激光二极管(LD)能够超越许多其他研究尝试。因此，基于AlGaN的材料和器件已成为用于紫外光半导体应用的主要材料系统。

然而，具有高铝含量的高质量AlN和AlGaN的生长仍然是一个挑战。这些材料以及所有其他III族氮化物半导体材料可以通过各种处理技术进行改进，但在这些处理步骤中通常存在膜蒸发或降解的风险。通过使用分离的保护性覆盖件保护膜，可以减少膜的蒸发或降解。

发明内容

本发明公开了减少蒸发或降解的处理半导体膜的方法。该方法包括：在半导体膜的表面上或上方提供保护性覆盖件，以防止半导体膜在处理期间蒸发或降解；以及在一个或多个条件下处理半导体膜和保护性覆盖件，该一个或多个条件会使得半导体膜在没有保护性覆盖件的情况下蒸发或降解，其中处理半导体膜以改进或改变半导体膜的材料或器件特性；并且其中在处理半导体膜的条件下保护性覆盖件是化学惰性材料。

半导体膜生长在基板上，并且包括一层或多层氮化物基层，其中氮化物基层包括(Al,Ga,In,B)N半导体，氮化物基层生长在极性平面、非极性平面或半极性平面上。

保护性覆盖件具有的外延就绪表面与半导体膜的表面形成气密或密封，其中保护性覆盖件形成与半导体膜的直接接触。优选地，保护性覆盖件的厚度为至少10微米。在处理半导体膜之后移除保护性覆盖件，无需任何冲洗、清洁或化学或物理蚀刻程序。

处理半导体膜和保护性覆盖件的条件可以包括将半导体膜和保护性覆盖件加热到至少约1000℃的高温(例如约1000℃至2500℃)的高温热退火。处理半导体膜和保护性覆盖件的条件还可以包括将半导体膜和保护性覆盖件暴露于半导体处理气体的控制环境，其中半导体处理气体包括氮气、氩气、氨气、氢气、氧气或合成气体。半导体膜和保护性覆盖件可以在小于约100个大气压，例如小于约1个大气压的压强下暴露于半导体处理气体。