[發明專利]基于第III族元素氮化物的半導體載體的制造

有效

• 申請號: 201680009848.8
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN107251189B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: F·賽蒙德;J·馬希斯;E·弗雷西內
• 申請（專利權）人: 國家科研中心
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 張力更

本發明涉及載體制造方法，所述載體用于制造基于第III族元素氮化物的半導體結構，其特征在于，該方法包括以下步驟：?在襯底(10)上形成(100)緩沖層(20)，所述緩沖層包括基于第III族元素氮化物的上層，?在緩沖層上沉積(200)結晶層(30)，所述結晶層由硅原子沉積以覆蓋基于第III族元素氮化物的上層的整個表面。本發明還涉及通過該方法獲得的載體以及基于該載體的半導體結構以及其制造方法。

技術領域

本發明涉及制造基于第III族元素氮化物的半導體結構的方法以及這種半導體結構。

背景技術

基于元素周期表第III族元素的氮化物的半導體材料(例如基于氮化鎵GaN的材料)在電子和光電子領域中占有越來越重要的位置，尤其是用于制造發光二極管。

用于在襯底(例如由硅或藍寶石制成的襯底)上制造基于第III族元素氮化物如氮化鎵GaN的半導體結構的現有方法通常導致與主襯底和基于第III族元素氮化物的半導體材料之間的晶格參數的差異有關的大的穿透位錯密度。這些穿透位錯在形成基于第III族元素氮化物的半導體材料的發光器件的半導體結構的情況下是特別不利的，因為穿透位錯提高了這些發光器件的泄漏電流并且損害了發光效率。

三維外延技術(例如側向過生長(ELO，對應英文“epitaxial lateralovergrowth”)、從納米柱開始的懸吊外延、抗表面活性劑物種的添加、生長條件的改變)已經證明了它們在基于第III族元素氮化物的半導體材料中降低穿透位錯密度的效率。這些技術降低穿透位錯密度所采用的方法在于啟動三維生長模式(通過島)，然后促進島的匯合以獲得二維氮化鎵GaN層。

用于降低穿透位錯密度的流行的原位技術在于在GaN層之下插入氮化硅SiNx插入層。更具體地，氮化硅SiNx層原位沉積在第III族元素氮化物層上，然后氮化鎵GaN層被沉積在氮化硅SiNx層上。這項技術已經證明了對于傳統c-平面GaN以及對于半非極性取向來說其在降低穿透位錯密度方面的效率。

已知的是，基于硅和氨的表面處理導致形成納米孔氮化硅SiNx層，其充當了納米掩模，使得能夠啟動GaN的三維生長模式。GaN的生長在氮化硅SiNx所處的區域中受到抑制。相反，該生長在納米孔中發生，也就是說在納米掩模的開口中發生。這些開口的密度和尺寸通過氮化硅SiNx的沉積時間進行控制并且它們在表面上的分布是隨機的。

例如，下述文獻探討了這些主題：

●題為“A New Method of Reducing Dislocation Density in GaN LayerGrown on Sapphire Substrate by MOVPE”的文章，Sakai等人，J.Cryst.Growth，221，334(2000)，

●題為“Anti-Surfactant in III-Nitride Epitaxy–Quantum Dot Formationand Dislocation Termination”的文章，S.Tanaka等人，Jap.J.Appl.Phys.，39，L83 1(2000)，

●文章“Efficacy of single and double SiN_x interlayers on defectreduction in GaN overlayers grown by organometallic vapor-phase epitaxy”，F.Yun等人，J.Appl.Phys.，98，123502(2005)，

●專利申請DE10151092A1，

●專利申請WO2007/133603A2。

例如，文獻US 2004/0137732提出在襯底上沉積起到掩模功能的具有不連續性或開口的氮化硅膜，然后在進行熱退火之前進行在低溫下的薄氮化鎵層的沉積。該退火使得能夠將氮化鎵定位在掩模的開口處以獲得氮化鎵后續生長所采用的氮化鎵島。