[发明专利]应变弛豫层

说明书

一种在磊晶结晶结构中形成应变弛豫层的方法，该方法包括：提供结晶模板层，该结晶模板层包括具有第一自然弛豫的面内晶格参数的材料；形成第一磊晶结晶层于该结晶模板层上，其中，该第一磊晶结晶层的初始导电率高于该结晶模板层的电导率；形成第二磊晶结晶层于该第一磊晶结晶层上，其中，该第二磊晶结晶层的电导率低于该第一磊晶结晶层的该初始导电率，该第二磊晶结晶层包括具有第二自然弛豫的面内晶格参数的材料，该第二自然弛豫的面内晶格参数与该结晶模板层的该第一自然弛豫的面内晶格参数不同；藉由该第一磊晶结晶层的电化学蚀刻在该第一磊晶结晶层中形成孔隙，以通过在第一磊晶结晶层中和/或在该第一磊晶结晶层和该第二磊晶结晶层之间的界面处的键的塑性变形来实现该第二磊晶结晶层中的应变弛豫；以及形成包含导电材料的一个或多个通道，该一个或多个通道至少穿过该第一磊晶结晶层及该第二磊晶结晶层，从而实现通过该第一磊晶结晶层和该第二磊晶结晶层到该结晶模板层的电连接。

技术领域

本发明涉及一种模板及形成一种模板的方法。特别但非仅只于此地，本发明涉及一种模板及形成模板的方法，其使得能够生长应变弛豫的结晶材料从而形成实际装置。

背景技术

磊晶生长成的结晶装置，例如发光二极管(LED)装置典型地使用像是金属有机化学气相沉积(MOCVD)和分子束磊晶(MBE)等技术形成，以提供具有不同组成层的晶体结构。为了例如实现特定的发射复合而可能需要的不同组成层可能会导致层的晶格参数之间不匹配。这种不匹配典型地可能导致高应变，进而导致内部量子效率(IQE)降低。这是形成基于氮化铟镓(InGaN)的LED结构所已知的问题，尤其是在使用InGaN量子井(QW)中的高铟含量来提供较长波长的光发射、例如红光发射的情况下。

在这样的情况下，试图降低底层的应变以改善装置的性能往往会产生其他难题。举例来说，在基于InGaN的装置中，在面内晶格常数大于氮化镓(GaN)的弛豫InGaN层上生长量子井会降低应变，从而提高IQE。然而，实现高质量的弛豫InGaN层、同时还使得能够在量子井中注入载子以形成功能性装置是成问题的，这是因为具有优选掺杂水平的高质量n型层典型地且有利地是由n型掺杂的GaN形成，并且是对具有这种组成的、需要降低应变且由此提高基于InGaN的红光发光LED的IQE的材料而言并不容易实现的。

由于多孔GaN是顺应性的且富含断裂键，这允许在多孔GaN/InGaN界面处传递错位差排(misfit dislocations)，故已将多孔GaN层作为减少后续生长层应变的机制提出。然而，这种多孔GaN具有高电阻，因此总体上不适合形成功能性装置。

发明内容

为了减少至少一些上述问题，所提供的是：一种在磊晶结晶结构中形成应变弛豫层的方法，该方法包括：提供结晶模板层，该结晶模板层包括具有第一自然弛豫的面内晶格参数的材料；形成第一磊晶结晶层于该结晶模板层上，其中，该第一磊晶结晶层的初始导电率高于该结晶模板层的电导率；形成第二磊晶结晶层于该第一磊晶结晶层上，其中，该第二磊晶结晶层的电导率低于该第一磊晶结晶层的该初始导电率，该第二磊晶结晶层包括具有第二自然弛豫的面内晶格参数的材料，该第二自然弛豫的面内晶格参数与该结晶模板层的该第一自然弛豫的面内晶格参数不同；藉由该第一磊晶结晶层的电化学蚀刻在该第一磊晶结晶层中形成孔隙，以通过在第一磊晶结晶层中和/或在该第一磊晶结晶层和该第二磊晶结晶层之间的界面处的键的塑性变形来实现该第二磊晶结晶层中的应变弛豫；以及形成包含导电材料的一个或多个通道，该一个或多个通道至少穿过该第一磊晶结晶层及该第二磊晶结晶层，从而实现通过该第一磊晶结晶层和该第二磊晶结晶层到该结晶模板层的电连接。