[發明專利]半導體襯底及其制造方法

有效

• 申請號: 201380073298.2
• 申請日: 2013-03-20
• 公開（公告）號: CN105264643B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 陰正炫;崔光龍;宋在鎬;李東鍵;李啟珍;崔榮宰
• 申請（專利權）人: 愛思開矽得榮株式會社
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 徐川;姚開麗

本文涉及一種半導體襯底，包括：生長襯底；設置在所述生長襯底上的一個或多個化合物半導體層；和設置在所述化合物半導體層之間的一個或多個控制層。每個控制層包括至少包含Al的多個氮化物半導體層。

技術領域

本發明涉及一種半導體襯底。

本發明還涉及一種半導體襯底的制造方法。

背景技術

多種使用化合物半導體材料的電子裝置正在開發中。

電子裝置的實例可以包括太陽能電池、光電探測器或發光裝置。

由于生長襯底和形成于其上的化合物半導體層之間的晶格常數、熱膨脹系數或應變中的差異，這些電子裝置可具有多種缺陷。

生長襯底和化合物半導體層之間的晶格常數中的差異引起缺陷，諸如化合物半導體層中的位錯，從而導致化合物半導體層的結晶度變差并且導致電子裝置的電或光特性降低。

此外，生長襯底和化合物半導體層之間的晶格常數和熱膨脹系數的差異引起其間的應變。即，化合物半導體的生長時的壓縮應變和生長之后冷卻降低至室溫時的拉伸應變之間的不平衡導致化合物半導體層中的裂縫或者引起生長襯底破裂。

由于裂縫出現在化合物半導體層中，實質上起到太陽能電池、光電探測器或發光裝置的作用的導電半導體層生長到很大的厚度是有限制的。

為了克服該限制，提供了低溫AlN層，它在800℃至900℃的低溫下生長在生長襯底和化合物半導體層之間并且形成為單層。然而，雖然設置了低溫AlN層，但是仍不能充分控制化合物半導體層的結晶度或應變。

發明內容

各實施方式提供了一種能夠提高結晶度的半導體襯底。

各實施方式還提供一種能夠通過控制應變防止諸如裂縫的缺陷的半導體襯底。

各實施方式還提供一種能夠通過控制應變防止生長襯底的裂縫和斷裂的半導體襯底。

各實施方式還提供一種能夠通過控制應變和結晶度增強導電半導體層或非導電半導體層的厚度的半導體襯底。

在一個實施方式中，一種半導體襯底，包括：生長襯底；設置在所述生長襯底上的一個或多個化合物半導體層；和設置在所述化合物半導體層之間的一個或多個控制層，其中，每個控制層包括至少包含Al的多個氮化物半導體層。

在另一個實施方式中，一種制造半導體襯底的方法，包括：提供生長襯底；在所述生長襯底上形成第一化合物半導體層；在所述第一化合物半導體層上形成包括至少包含Al的多個氮化物半導體層的控制層；以及在所述控制層上形成多個第二化合物半導體層，其中，所述多個氮化物半導體層中的一個層摻雜有0.1μmol或更多的摻雜劑。

根據實施方式，能夠通過在生長襯底和導電半導體層之間形成應變控制層來增大導電半導體層的厚度，該應變控制層包括晶格常數比生長襯底和導電半導體層小的多個氮化物半導體層，以連續升高導電半導體層的壓縮應變。

由于導電半導體層的厚度增大，也能夠通過在厚的導電半導體層上形成光提取結構來制造光效率增強的豎直型發光結構。

也能夠防止通過摻雜應變控制層產生的過量壓縮應變引起導電半導體層開裂或者襯底斷裂，該應變控制層控制應變以降低壓縮應變。

通過在生長襯底和導電半導體層之間提供一個或多個控制層，也能夠增強各控制層上形成的導電半導體層的結晶度并最終抑制錯位出現。

因為一個或兩個控制層進一步升高壓縮應變以抵消在冷卻至室溫時出現的拉伸應變以保持生長襯底在平衡狀態，所以也能夠防止導電半導體層開裂并且防止生長襯底斷裂。

因為上述一個或多個控制層進一步升高壓縮應變，所以也能夠使導電半導體層在控制層上生長到最大厚度而沒有裂縫。