[發明專利]一種半導體的極性控制結構及制作方法

有效

• 申請號: 201710245300.X
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107195732B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 鄭錦堅;周啟倫;王星河;鐘志白;臧雅姝;徐宸科;杜偉華;林峰;李水清;康俊勇
• 申請（專利權）人: 廈門三安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/02;H01L33/14
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• 代理人: 暫無信息

1.一種半導體的極性控制結構，從下至上包括襯底，緩沖層，第一導電型的第三半導體層，有源層以及第二導電型的第四半導體層；于所述第一導電型的第三半導體層內部插入一極性控制層，以調控最終半導體的表面或界面極性。

2.根據權利要求1所述的一種半導體的極性控制結構，其特征在于：所述極性控制層至少為一層，進行多層堆疊極性控制層重復單元，以隔斷襯底或緩沖層的極性傳導與延伸，實現最終半導體的表面或界面具有恒定的金屬極性。

3.根據權利要求1所述的一種半導體的極性控制結構，其特征在于：所述極性控制層的厚度超過極性傳導臨界厚度，以阻斷襯底或緩沖層的極性向上傳導或延伸。

4.根據權利要求1所述的一種半導體的極性控制結構，其特征在于：所述緩沖層與第一導電型的第三半導體層的界面為金屬極性或非金屬極性，所述第一導電型的第三半導體層與有源層的界面恒定為金屬極性，通過極性控制層的極性阻斷作用，非金屬極性的界面轉變為金屬極性界面，金屬極性的界面依然保持金屬極性界面，實現最終半導體的表面或界面具有恒定的金屬極性界面。

5.根據權利要求1所述的一種半導體的極性控制結構，其特征在于：所述極性控制層包括金屬催化劑以及半導體納米柱。

6.根據權利要求1所述的一種半導體的極性控制結構，其特征在于：所述極性控制層包括：于第一半導體納米柱的底部、頂端分別形成第一金屬催化劑、第二金屬催化劑，以及于第二半導體納米柱的底部、頂端分別形成第三金屬催化劑、第四金屬催化劑。

7.根據權利要求6所述的一種半導體的極性控制結構，其特征在于：所述第一金屬催化劑、第三金屬催化劑處于過飽和狀態，表面積分別大于所述第一半導體納米柱、第二半導體納米柱的表面，使催化生長完第一半導體納米柱、第二半導體納米柱后的底部分別保留第一金屬催化劑、第三金屬催化劑，第一半導體納米柱、第二半導體納米柱的頂端分別保留第二金屬催化劑、第四金屬催化劑。

8.根據權利要求1所述的一種半導體的極性控制結構，其特征在于：所述極性傳導臨界厚度不超過50個原子層的厚度。

9.一種半導體的極性結構的制作方法，包含以下步驟：

步驟（1）：在襯底上沉積緩沖層，然后，在緩沖層的表面沉積第一金屬催化劑；第一金屬催化劑催化生長第一導電型的第一半導體納米柱，第一金屬催化劑處于過飽和狀態，表面積大于第一半導體納米柱的表面積，催化劑保留在第一半導體納米柱的底部和頂端分別形成第一金屬催化劑和第二金屬納米催化劑；由于第一金屬催化劑保留在第一半導體納米柱的底部起到極性阻斷作用，使生長后的第一半導體納米柱的極性不受襯底或緩沖層的極性影響，其起始極性為非金屬極性或金屬極性，終止極性始終為金屬極性；然后，在第一半導體納米柱的第二金屬催化劑上方形成掩膜層；

步驟（2）：去除在第一半導體納米柱間隙位置的掩膜層，沉積第三金屬催化劑；

步驟（3）：在第三金屬催化劑催化作用下，生長第一導電型的第二半導體納米柱，第三金屬催化劑處于過飽和狀態，表面積大于第二半導體納米柱的表面積，第三金屬催化劑分別保留在第二半導體納米柱的底部和頂端形成第三金屬催化劑和第四金屬催化劑；由于第三金屬催化劑保留在第二半導體納米柱的底部起到極性阻斷作用，使生長后的第二半導體納米柱的極性不受襯底或緩沖層的極性影響，其起始極性為非金屬極性或金屬極性，終止極性始終為金屬極性；

步驟（4）：去除掩膜層，形成第一金屬催化劑/第一半導體納米柱/第二金屬催化劑和第二金屬催化劑/第二半導體納米柱/第四金屬催化劑交替組合的多列柱狀表面的極性控制層；

步驟（5）：去除分別位于第一半導體納米柱、第二半導體納米柱頂端的第二金屬催化劑、第四金屬催化劑，形成平整的金屬極性的半導體表面，然后，在該金屬極性表面上外延生長第一導電型的第三半導體層，有源層以及第二導電型的第四半導體層，最終的半導體層表面均為金屬極性。

10.根據權利要求9所述的一種半導體的極性結構的制作方法，其特征在于：根據極性控制要求，按需重復步驟（1）~（4），多層堆疊極性控制層重復單元，形成致密極性控制層，以保證生長完的半導體表面或界面呈現所需的金屬極性。