專(zhuān)利名稱(chēng)：一種納米柱陣列化合物半導(dǎo)體器件的自組裝制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米柱陣列化合物半導(dǎo)體器件的制備，具體涉及一種氣相外延生長(zhǎng)高質(zhì)量氮化鎵發(fā)光二極管及氮化鎵激光器的方法。
背景技術(shù)：
以氮化鎵(GaN)為代表的寬禁帶材料，是繼Si和GaAs之后的第三代半導(dǎo)體材料，用來(lái)制作發(fā)光二極管、激光器、探測(cè)器、高頻高功率晶體管等電子器件。由于目前還不能得到高質(zhì)量的商用大塊GaN晶體，一般采用異質(zhì)襯底來(lái)外延獲得GaN薄膜。但是，GaN和藍(lán)寶石襯底(或Si襯底)之間有較大的晶格失配度，導(dǎo)致外延層產(chǎn)生位錯(cuò)，這種位錯(cuò)會(huì)擴(kuò)展并穿過(guò)整個(gè)外延層，限制了 GaN器件性能的提高。為較少位錯(cuò)密度，改善半導(dǎo)體薄膜的質(zhì)量，現(xiàn)已發(fā)展起來(lái)多種提高外延材料質(zhì)量的改進(jìn)方法，如低溫緩沖·層技術(shù)、插入層技術(shù)、橫向外延技術(shù)(ELOG)等。傳統(tǒng)的兩步法生長(zhǎng)低溫緩沖層技術(shù)是通入源反應(yīng)物低溫生長(zhǎng)一薄層之后，進(jìn)行高溫退火，使得低溫緩沖層變成低密度的晶核。傳統(tǒng)的兩步法生長(zhǎng)低溫緩沖層技術(shù)能夠有效降低成核密度，其成核密度可以達(dá)到2. 0X108cnT2。當(dāng)成核島合并時(shí)，位錯(cuò)會(huì)從合并的界面產(chǎn)生，并延伸至整個(gè)體材料。因此位錯(cuò)密度和成核密度有很大的關(guān)聯(lián)性，其對(duì)應(yīng)關(guān)系呈線(xiàn)性變化，兩步法生長(zhǎng)氮化鎵外延薄膜的位錯(cuò)密度可以達(dá)到8X109cm_2。為了更低地降低成核密度以致位錯(cuò)密度，插入層和橫向外延技術(shù)被引入外延生長(zhǎng)。插入層技術(shù)在降低成核密度及位錯(cuò)密度方面起到很大的作用，但是成核密度降低的程度不夠大，其外延層位錯(cuò)密度仍然很大。而橫向外延技術(shù)在降低位錯(cuò)密度過(guò)程中也存在一些缺陷窗口和掩膜尺寸屬于微米級(jí)別，合并時(shí)間長(zhǎng)，成本較高；窗口區(qū)和掩膜區(qū)外延層質(zhì)量不一樣，導(dǎo)致器件性能不均勻，難以大面積應(yīng)用；工藝比較復(fù)雜。由于體材料晶體質(zhì)量較差，缺陷密度大，導(dǎo)致了氮化鎵基LED的出光效率低等缺點(diǎn)。又由于C面藍(lán)寶石生長(zhǎng)的氮化鎵晶體具有較強(qiáng)的極性，GaN極性面上的生長(zhǎng)導(dǎo)致極性面上GaN器件壓電效應(yīng)明顯，導(dǎo)致能帶彎曲明顯，極大地限制了電子和空穴的復(fù)合效率，器件性能受到很大的約束。另外，極性面上生長(zhǎng)InGaN也限制了 In的摻入，使得綠光到黃光段的器件效率較低，形成了綠光帶隙。此外，氮化鎵系材料折射率高于通常使用的襯底或芯片封裝材料，這導(dǎo)致器件的光提取比較困難。以上這些問(wèn)題的存在，使器件性能惡化，壽命縮短，發(fā)光效率降低，光提取效率低等，制約了氮化鎵系材料的快速發(fā)展和應(yīng)用。綜上所述，傳統(tǒng)的制備半導(dǎo)體器件的方法都或多或少地存在以下問(wèn)題(I)缺陷密度較高，易形成非輻射復(fù)合中心，降低器件的內(nèi)量子效率；(2)極性面上的半導(dǎo)體器件容易引入應(yīng)力，導(dǎo)致能帶彎曲，電子空穴在有緣區(qū)的復(fù)合效率極大地降低；(3)傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的制作方法光在介質(zhì)內(nèi)部易形成全反射，導(dǎo)致光提取效率下降；(4)傳統(tǒng)面發(fā)光器件的發(fā)光面積僅僅為器件的表面積大小，發(fā)光面積較小
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述傳統(tǒng)已有方法的缺陷，解決傳統(tǒng)方法生長(zhǎng)半導(dǎo)體器件過(guò)程中產(chǎn)生的位錯(cuò)密度過(guò)大的問(wèn)題。在較大程度地降低位錯(cuò)密度的基礎(chǔ)上，制備納米柱陣列半導(dǎo)體器件，使得器件的整體缺陷降低，提高器件的內(nèi)量子效率。通過(guò)納米柱陣列非極性面上的器件生長(zhǎng)，避免由于極性面上壓應(yīng)力的產(chǎn)生，提高器件內(nèi)部載流子的復(fù)合的效率。另夕卜，納米柱陣列的器件設(shè)計(jì)可以解決半導(dǎo)體器件發(fā)光面積太小的缺陷，提高光的利用率。并且，納米柱陣列本身類(lèi)似于表面粗糙或者光子晶體器件，對(duì)光的提取效率有很大的提升。本發(fā)明通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)
Cl)參考附圖1，當(dāng)導(dǎo)電襯底I的表面溫度升高到500°c飛00°C時(shí)，通入金屬源反應(yīng)物3 5分鐘，金屬源反應(yīng)物在此溫度下分解形成金屬層2。導(dǎo)電襯底I的材料選自于硅、碳化硅、銅、鎳、鉻中的一種。所述金屬源反應(yīng)物應(yīng)當(dāng)具有下列特性1、夠在高溫時(shí)分解成金屬原子；2、金屬的熔點(diǎn)較低(<700°C)，沸點(diǎn)較高(>1700°C) ;3、分解后的金屬能夠在導(dǎo)電襯底I表面擴(kuò)散，形成金屬球狀顆粒。對(duì)MOCVD生長(zhǎng)GaN來(lái)說(shuō)，金屬源反應(yīng)物的金屬選自于Ga、In、Al中的一種或多種。(2)參考附圖2，反應(yīng)室繼續(xù)升溫，進(jìn)行退火處理，使金屬層2聚成均勻分散在導(dǎo)電襯底I表面的島狀顆粒3，此島狀顆粒3將作為自組裝生長(zhǎng)過(guò)程中的催化劑，在低V/III比和低溫下縱向生長(zhǎng)成柱狀成核島。金屬的島狀顆粒3在導(dǎo)電襯底I的分布密度為1.0X IO6Cm 2 3. O X 107cm 2。(3)參考附圖3和4，將反應(yīng)室溫度提高到800 1000°C，通入III族和V族反應(yīng)物，例如可以使用三甲基銦或者三甲基鎵作為III族源，氨氣作為V族源，N2作為反應(yīng)載氣，V/III比設(shè)為50 200，此時(shí)金屬島狀顆粒3作為成核的催化劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，表面分布有金屬成核點(diǎn)的地方會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成晶核4，進(jìn)而形成半導(dǎo)體納米柱陣列5，而沒(méi)有催化劑的裸露地方不會(huì)形成晶核4。反應(yīng)源氣體在襯底表面上的成核過(guò)程通過(guò)氣一液一固三步實(shí)現(xiàn)，比傳統(tǒng)氣一固直接成核勢(shì)壘低，易于形成晶核4。而低V/III比低溫有利于晶核4的縱向生長(zhǎng)，通過(guò)控制溫度、時(shí)間和V/III比對(duì)晶核4直徑、高度以及密度實(shí)現(xiàn)精確控制。半導(dǎo)體納米柱陣列5的直徑500 800nm，高度800 2000nm，形成充分鋪滿(mǎn)于導(dǎo)電襯底的本征的半導(dǎo)體納米柱陣列5。(4)參考附圖5，在外延設(shè)備中，繼續(xù)升高反應(yīng)室溫度至1050°C 1100°C，增加V/III比至1000 2000，半導(dǎo)體納米柱陣列5側(cè)向生長(zhǎng)速度加快，并同時(shí)摻入N型雜質(zhì)，獲得N型納米柱陣列6。N型摻雜物可以是C、Si、Ge、Sn、Pb、O、S、Se、Te、Po和Be中的一種或多種；通過(guò)對(duì)溫度和V/III比來(lái)控制側(cè)向生長(zhǎng)的速度，并延長(zhǎng)生長(zhǎng)時(shí)間，可以得到不同厚度的N型覆蓋層。本發(fā)明中，控制生長(zhǎng)速率在I. 5 4ym/h，生長(zhǎng)時(shí)間為5 10分鐘，N型覆蓋層厚度為300nm 800nm，獲得整齊歸一的N型納米柱陣列6。(5)參考附圖6，反應(yīng)室降溫至室溫，取出帶有N型納米柱陣列6的導(dǎo)電襯底1，并使用PEV⑶生長(zhǎng)氧化硅(SiO2)或者氮化硅(SixN),在N型納米柱陣列6表面以及N型納米柱陣列6之間的導(dǎo)電襯底I暴露表面上生長(zhǎng)絕緣層7?？刂粕L(zhǎng)溫度在200 300°C，5%的硅烷(SiH4) 150 300升/分鐘，笑氣(N2O) 900 1100升/分鐘，SiH4 =N2O =1:5。生長(zhǎng)3 5min，獲得厚度為30 IOOnm厚的絕緣層7。生長(zhǎng)完絕緣層7后，使用B. O. E(氟化氫氟化銨=1:6)溶液漂洗5 10分鐘，去除N型納米柱陣列6側(cè)壁上的SiO2。(6)參考附圖7，對(duì)生長(zhǎng)完絕緣層7的帶有N型納米柱陣列6的導(dǎo)電襯底I列繼續(xù)進(jìn)行外延生長(zhǎng)，形成由量子阱層、電子阻擋層和P型層的構(gòu)成的復(fù)合層8。例如可以使用三甲基銦或者三甲基鎵作為III族源，氨氣作為V族源，N2作為反應(yīng)載氣，溫度升至650 800°C，壓力范圍 100 300 mBar,V/III 比范圍 1000 2000，生長(zhǎng) InxGaYN/GaN(0 ^ X ^ I ；O ^ Y ^ I)量子阱結(jié)構(gòu)，量子阱結(jié)構(gòu)周期數(shù)為5 15 ;使用三甲基銦、三甲基鋁、三甲基鎵作為III族源，氨氣作為V族源，N2和4作為反應(yīng)載氣，溫度升至800 1000°C，壓力范圍 100 300 mBar, V/III 比范圍 1000 2000，生長(zhǎng) AlxGaYN (O 蘭 X 蘭 I ;0 蘭 Y 蘭 I)電子阻擋層，電子阻擋層的厚度為2(Tl00nm ;繼續(xù)保持溫度800 1000°C，壓力范圍100 300mBar，V/III比范圍1000 2000，生長(zhǎng)P型氮化鎵層，使用Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra中的至少一種作為摻雜源，生長(zhǎng)5 20min，P型層厚度為15(T300nm，從而獲得從N型、量子阱到P型一個(gè)完整的納米柱陣列半導(dǎo)體器件。其中絕緣層7把P型和N型的側(cè)面隔絕開(kāi)來(lái)，以免N型P型直接接觸，產(chǎn)生漏電。(7)參考附圖8，使用鍍膜機(jī)在生長(zhǎng)好的納米柱陣列半導(dǎo)體器件上蒸鍍一層導(dǎo)電物質(zhì)，例如可以是銦錫氧化物(ΙΤ0)，形成電極層9，把納米柱陣列的間隙全部填滿(mǎn)，形成良好的接觸層。
(8)繼續(xù)參考附圖8在電極層9中制作P型電極10，導(dǎo)電襯底I上制作N型電極11，形成Iv完整的芯片。上述工藝所形成的器件可以是LED、LD、探測(cè)器、太陽(yáng)電池、MEMS、HEMT其中一種，僅需要根據(jù)不同的器件特征改變納米柱表面的復(fù)合層8的結(jié)構(gòu)即可。本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn)
1、金屬成核點(diǎn)的大小和密度可以通過(guò)控制金屬源反應(yīng)物的流量和退火時(shí)間精確控
制；
2、納米柱半導(dǎo)體的密度可以通過(guò)控制金屬的厚度及退火溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)；
3、納米柱的尺寸可以通過(guò)調(diào)節(jié)溫度和V/III比精確控制；
4、大尺寸晶核能夠有助于側(cè)向生長(zhǎng)，低的成核密度極大地減少了晶核合并時(shí)產(chǎn)生的位錯(cuò)，位錯(cuò)密度降至 IO6CnT2數(shù)量級(jí)，減少了納米柱器件的非輻射復(fù)合中心，從而提高納米柱半導(dǎo)體器件的內(nèi)量子效率；
5、同時(shí)由于側(cè)向的非極性特性，可以獲得非極性面上的半導(dǎo)體器件，極大地降低了因壓應(yīng)力造成的能帶彎曲，從而提高了電子、空穴波函數(shù)重疊性，提高了電子、空穴復(fù)合效率；
6、相對(duì)于體半導(dǎo)體器件而言，納米柱半導(dǎo)體器件極大地提高了發(fā)光面積；
7、由于納米柱半導(dǎo)體器件豎立側(cè)向發(fā)光性，減少了因全反射而損失的光，極大地提高了器件的提取效率；
8、由于內(nèi)量子效率以及提取效率的提高，發(fā)光效率可以得到明顯提高；
9、直下式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)能夠讓電流充分?jǐn)U展至每個(gè)納米柱器件，提高電流注入效率，從而提高發(fā)光效率；
10、單個(gè)納米柱器件直接跟P型層和N型層直接接觸，器件能夠很好地散熱，提高了器件的壽命。


附圖I是導(dǎo)電襯底上金屬源反應(yīng)物分解成金屬薄層示意圖。附圖2是退火后形成的金屬顆粒示意圖。附圖3是納米柱形成示意圖。附圖4是納米柱縱向生長(zhǎng)示意圖。附圖5是N型納米柱陣列生長(zhǎng)示意圖。附圖6是絕緣層生長(zhǎng)示意圖。附圖7是N型納米柱上生長(zhǎng)多量子阱及P型層示意圖。附圖8是納米柱陣列半導(dǎo)體器件制作示意圖。
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附圖組件標(biāo)號(hào)如下導(dǎo)電襯底I 金屬層2 島狀顆粒3 晶核4 納米柱陣列5 N型納米柱陣列6 絕緣層7 復(fù)合層8 電極層9 P型電極10 N型電極11。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的一種納米柱陣列化合物半導(dǎo)體器件的自組裝制備方法的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一，納米柱陣列氮化鎵發(fā)光二極管自組裝制備技術(shù)，包括下面幾步
I、MOCVD反應(yīng)室溫度升至500°C，通入三甲基鎵3分鐘，在Si (0001)襯底上發(fā)生分解反應(yīng)，形成IOnm的金屬薄層。2、經(jīng)過(guò)3分鐘將溫度升高到900°C，金屬凝結(jié)成小球，密度為2. 3 X 10W,小球的直徑400 600nm,占空比為65%。3、將溫度維持在900°C，通入氫氣、三甲基鎵和氨氣2分鐘，氮化鎵晶核在金顆粒底部形成，直徑400 600nm。4、溫度升高至1000°C，通入氫氣、三甲基鎵(50升/分鐘)和氨氣20分鐘，其中V/III比為200，氮化鎵晶核縱向長(zhǎng)大形成柱狀結(jié)構(gòu)，納米柱平均高度1500nm，金屬鎵顆粒全部反應(yīng)生成氮化鎵，形成本征氮化鎵納米柱陣列。5、溫度升高至1050°C，通入氫氣、三甲基鎵(40升/分鐘)和氨氣6分鐘，其中V/III比為1000，氮化鎵晶核橫向長(zhǎng)大，摻入SiH4 (200ppm)，此層N型GaN的摻Si量為L(zhǎng)OXIOiW,形成300nm厚的N型納米柱陣列。6、取出后使用PEV⑶生長(zhǎng)二氧化硅(SiO2)掩膜層，控制生長(zhǎng)溫度在200°C，5%的硅烷(SiH4) 150升/分鐘，笑氣(N2O) 900升/分鐘，SiH4 =N2O =1:5。生長(zhǎng)3min，獲得厚度為IOOnm厚的掩膜層。生長(zhǎng)完掩膜層后，使用B. O. E (氟化氫氟化銨=1:6)溶液漂洗5分鐘，去除納米柱側(cè)壁上的SiO2，形成具有SiO2掩膜層的N型氮化鎵納米柱陣列。7、生長(zhǎng)5個(gè)周期InGaN/GaN量子阱包裹層，量子阱的厚度為InGaN 2nm ；GaN 8nm ；隨后長(zhǎng)5分鐘的AlGaN電子阻擋層，其中Al含量為8%，此層厚度為20nm ;最后生長(zhǎng)10分鐘的P型GaN，Mg摻入量為I. OX 102°cm_3，厚度為150nm。此步驟結(jié)束形成了硅襯底表面的納米柱陣列氮化鎵發(fā)光二級(jí)管。8、在生長(zhǎng)好的納米柱器件之間填入ITO透明導(dǎo)電層，完全把納米柱封蓋住。同時(shí)在ITO頂部和導(dǎo)電襯底上蒸鍍IOnm的Ni/Au電極，形成P電極和N電極，形成直下式氮化鎵納米柱陣列發(fā)光二極管。
上述工藝形成的LED器件尺寸為200 μ πΓ 380 μ m,制成芯片后用環(huán)氧樹(shù)脂封裝后，積分球測(cè)試20mA時(shí)發(fā)光功率為35mW，發(fā)光效率達(dá)到1501m/W。實(shí)施例二，納米柱陣列氮化鎵激光器自組裝制備技術(shù)，包括下面幾步
I、MOCVD反應(yīng)室溫度升至550°C，通入三甲基鎵4分鐘，在Si (0001)襯底上發(fā)生分解反應(yīng)，形成8nm的金屬薄層。2、經(jīng)過(guò)3分鐘將溫度升高到850°C，金屬凝結(jié)成小球，密度為2. OX 106cm_2，小球的直徑400 600nm,占空比為65%。3、將溫度維持在900°C，通入氫氣、三甲基鎵和氨氣2分鐘，氮化鎵晶核在金顆粒底部形成，直徑400 600nm。4、溫度升高至1000°C，通入氫氣、三甲基鎵(50升/分鐘)和氨氣20分鐘，其中V/·III比為200，氮化鎵晶核縱向長(zhǎng)大形成柱狀結(jié)構(gòu)，納米柱平均高度1200nm，金屬鎵顆粒全部反應(yīng)生成氮化鎵，形成本征氮化鎵納米柱陣列。5、溫度升高至1100°C，通入氫氣、三甲基鎵(40升/分鐘)和氨氣6分鐘，其中V/III比為1800，氮化鎵晶核橫向長(zhǎng)大，摻入SiH4 (200ppm)，此層N型GaN的摻Si量為1.0X 1019cnT3，形成250nm厚的N型納米柱陣列。6、取出使用PEV⑶生長(zhǎng)二氧化硅(SiO2)掩膜層(不做更改)，控制生長(zhǎng)溫度在2800C, 5% 的硅烷(SiH4) 300 升 / 分鐘，笑氣(N2O) 1050 升 / 分鐘，SiH4 =N2O =1:5。生長(zhǎng)6min，獲得厚度為IOOnm厚的掩膜層。生長(zhǎng)完掩膜層后，使用B. O. E (氟化氫氟化銨=1:6)溶液漂洗10分鐘，去除納米柱側(cè)壁上的SiO2,形成具有SiO2掩膜層的N型氮化鎵納米柱陣列。7、生長(zhǎng)50nm厚的InxGayN包裹層，其中x=0. 15，y=0. 85，形成N型波導(dǎo)層結(jié)構(gòu)；繼續(xù)生長(zhǎng)5個(gè)周期InGaN/GaN量子阱包裹層，量子阱的厚度為InGaN 2nm ；GaN 8nm ;隨后長(zhǎng)5分鐘的AlGaN電子阻擋層，其中Al含量為8%，此層厚度為20nm ;緊接著生長(zhǎng)70nm厚的InxGayN包裹層，其中x=0. 15，y=0. 85，形成P型波導(dǎo)層結(jié)構(gòu)；最后生長(zhǎng)10分鐘的P型GaN，Mg摻入量為1.0X102°cm_3，厚度為150nm。此步驟結(jié)束后SiC襯底上形成了納米柱陣列氮化鎵激光器。8、在納米柱側(cè)壁上蒸鍍一層IOnm銀薄層，形成光波發(fā)生層；在蒸鍍完銀薄層的納米柱器件之間填入ITO透明導(dǎo)電層，完全把納米柱封蓋住。同時(shí)在ITO頂部和導(dǎo)電襯底上蒸鍍IOnm的Ni/Au電極,形成P電極和N電極,形成氮化鎵納米柱陣列激光器。上述工藝形成的氮化鎵納米柱陣列激光器的閾值電流50mA (2. 4KA/cm2)，閾值電壓為4. 2V。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種納米柱陣列化合物半導(dǎo)體器件的自組裝制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)在導(dǎo)電襯底表面預(yù)通入一層金屬源反應(yīng)物，用以在導(dǎo)電襯底表面形成金屬層； (2)對(duì)金屬層實(shí)施退火形成金屬島狀顆粒； (3)通入III族和V族反應(yīng)物，利用步驟(2)形成的金屬島狀顆粒作為納米柱生長(zhǎng)催化劑，外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體納米柱陣列，且沿金屬島縱向生長(zhǎng)速率大于橫向生長(zhǎng)速率； (4)提高溫度，并增加V/III比，使半導(dǎo)體納米柱側(cè)向生長(zhǎng)加快，并在源物質(zhì)中摻入N型雜質(zhì)，形成表面為N型的半導(dǎo)體納米柱陣列； (5)在納米柱表面以及納米柱之間的導(dǎo)電襯底暴露表面上沉積一層絕緣層，并使用刻蝕液刻蝕納米柱側(cè)壁上的絕緣層； (6)在納米柱表面外延生長(zhǎng)量子阱層和P型層，形成納米柱陣列器件； (7)在納米柱陣列之間填充導(dǎo)電物質(zhì)，形成電極層； (8)在電極層中制作P型電極，導(dǎo)電襯底上制作N型電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米柱陣列化合物半導(dǎo)體器件的自組裝制備方法，其特征在于步驟(I)中預(yù)通入的金屬源反應(yīng)物的金屬選自于Ga、In、Al中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米柱陣列化合物半導(dǎo)體器件的自組裝制備方法，其特征在于導(dǎo)電襯底的材料選自于娃、碳化娃、銅、鎳、鉻中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米柱陣列化合物半導(dǎo)體器件的自組裝制備方法，其特征在于步驟(2)中的金屬島狀顆粒均勻分布在襯底表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米柱陣列化合物半導(dǎo)體器件的自組裝制備方法，其特征在于外延生長(zhǎng)設(shè)備可以米用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備、分子束外延設(shè)備、以及氫化物氣相外延設(shè)備其中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米柱陣列化合物半導(dǎo)體器件的自組裝制備方法，其特征在于:步驟(2)中的金屬島狀顆粒的密度范圍是I. OX IOW2 3. OXlOW20
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米柱陣列化合物半導(dǎo)體器件的自組裝制備方法，其特征在于步驟(3)中的半導(dǎo)體納米柱陣列的直徑500 800nm，高度800 2000nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米柱陣列化合物半導(dǎo)體器件的自組裝制備方法，其特征在于步驟(5)中的絕緣層材料選自于氧化硅和氮化硅中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的納米柱陣列化合物半導(dǎo)體器件的自組裝制備方法，其特征在于所述步驟(6)中的P型層的摻雜劑選自Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Ra中的至少一種,所述步驟(5)中的N型摻雜劑選自C、Si、Ge、Sn、Pb、O、S、Se、Te、Po和Be中的至少一種。
全文摘要
一種納米柱陣列化合物半導(dǎo)體器件的自組裝制備方法，包括如下步驟(1)在導(dǎo)電襯底表面預(yù)通入一層金屬源反應(yīng)物；(2)實(shí)施退火形成金屬島狀顆粒；(3)通入III族和V族反應(yīng)物，外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體納米柱陣列；(4)使半導(dǎo)體納米柱側(cè)向生長(zhǎng)加快，并在源物質(zhì)中摻入N型雜質(zhì)，形成表面為N型的半導(dǎo)體納米柱陣列；(5)在納米柱表面以及納米柱之間的導(dǎo)電襯底暴露表面上沉積一層絕緣層，并使用刻蝕液刻蝕納米柱側(cè)壁上的絕緣層；(6)在納米柱表面形成納米柱陣列器件；(7)在納米柱陣列之間填充導(dǎo)電物質(zhì)，形成電極層；(8)在電極層中制作P型電極，導(dǎo)電襯底上制作N型電極。
文檔編號(hào)H01L33/02GK102842662SQ20121033031
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月10日
發(fā)明者黃小輝, 周德保, 楊東, 黃炳源, 康建, 梁旭東 申請(qǐng)人:馬鞍山圓融光電科技有限公司