[發明專利]適用于三維半導體元件外延生長的成核結構

有效

• 申請號: 201780047846.2
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN109563638B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 伯努瓦·阿姆施塔特;弗洛里安·杜邦;埃文·赫納夫;貝朗杰·霍伊特
• 申請（專利權）人: 原子能和替代能源委員會;艾利迪公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C30B23/02;C30B23/04;C30B29/60;C30B25/04;C30B25/18
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 王春偉;劉繼富

1.一種適用于三維半導體元件(31)的外延生長的成核結構(10)，其包含襯底(11)，所述襯底(11)包含形成生長表面(13)的單晶材料，在所述生長表面(13)上有由包含過渡金屬的材料制成的多個成核部分(16)，其特征在于：

-所述成核結構(10)還包含多個中間部分(14)，每個中間部分(14)由從所述生長表面(13)外延的中間晶體材料制成，因此中間晶體材料的晶格的晶體取向在中間晶體材料的平面中的至少一個方向上和與所述材料的平面正交的至少一個方向上與所述襯底(11)的晶體材料的晶格的晶體取向對齊，并且中間部分(14)限定在所述生長表面(13)的相對側的中間部分上表面(15)；

-每個成核部分(16)由包含從所述中間部分上表面(15)外延形成成核晶體材料的過渡金屬的材料制成，因此成核晶體材料的晶格的晶體取向在成核晶體材料的平面中的至少一個方向上和與所述材料的平面正交的至少一個方向上與所述中間晶體材料的晶格的晶體取向對齊，并且成核部分(16)限定在所述中間部分上表面(15)的相對側并且適用于所述三維半導體元件(31)的外延生長的成核表面(17)。

2.根據權利要求1所述的成核結構(10)，其中所述中間部分(14)形成彼此分開的塊，并且所述成核部分(16)至少部分地由注入部分(20)界定并與所述注入部分(20)接觸，所述注入部分(20)由包含過渡金屬的材料制成且與所述生長表面(13)接觸，然后所述注入部分從所述生長表面(13)織構化并因此在正交于其材料的平面的方向上具有單一有利的晶體取向。

3.根據權利要求1所述的成核結構(10)，其中所述中間晶體材料選自氮化鋁、III-V族化合物以及鋁的氧化物、鈦的氧化物、鉿的氧化物、鎂的氧化物和鋯的氧化物，且具有六方晶體結構、面心立方晶體結構或斜方晶體結構。

4.根據權利要求1所述的成核結構(10)，其中所述成核晶體材料選自鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭和鎢，或選自鈦的氮化物或碳化物、釩的氮化物或碳化物、鉻的氮化物或碳化物、鋯的氮化物或碳化物、鈮的氮化物或碳化物、鉬的氮化物或碳化物、鉿的氮化物或碳化物、鉭的氮化物或碳化物和鎢的氮化物或碳化物，且具有六方晶體結構或面心立方晶體結構。

5.根據權利要求1所述的成核結構(10)，其中所述襯底的單晶材料選自III-V族化合物、II-VI族化合物或IV族元素或化合物，且具有六方晶體結構或面心立方晶體結構。

6.根據權利要求5所述的成核結構(10)，其中所述襯底(11)的材料是導電的。

7.根據權利要求1所述的成核結構(10)，其包含至少一個下注入部分(22)，所述下注入部分(22)由包含過渡金屬的材料制成，且定位成與所述生長表面(13)接觸并且被注入部分(20)覆蓋，所述注入部分(20)與所述成核部分(16)一體成型并由與所述成核部分(16)相同的材料形成，然后所述下注入部分(22)從所述生長表面(13)織構化并因此在正交于其材料的平面的方向上具有單一有利的晶體取向。

8.根據權利要求1所述的成核結構(10)，其包含至少一個上注入部分(21)，所述上注入部分(21)由包含過渡金屬的材料制成且定位成與所述成核部分(16)接觸并部分地覆蓋所述成核表面(17)。

9.一種光電子器件(1)，其包含根據前述權利要求中任一項所述的成核結構(10)以及各自從相應的成核表面(17)外延的多個三維半導體元件(31)，因此所述三維半導體元件(31)的晶格的晶體取向在三維元件的材料平面中的至少一個方向上和與材料平面正交的至少一個方向上與所述成核晶體材料的晶格的晶體取向對齊。

10.根據權利要求9所述的光電子器件(1)，其中每個三維半導體元件(31)由選自III-V族化合物、II-VI族化合物、IV族元素或化合物的半導體材料制備。