[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

本發明涉及一種適用于三維半導體元件(31)的外延生長的成核結構(10)，所述成核結構(10)包含：襯底(11)，其包含形成生長表面(13)的單晶材料；多個中間部分(14)，其由從所述生長表面(13)外延生長的中間晶體材料制成并限定中間部分上表面(15)；多個成核部分(16)，其由包含形成晶體成核材料的過渡金屬的材料制成，每個成核部分從中間部分上表面(15)外延并限定適用于三維半導體元件的外延生長的成核表面(17)。

技術領域

本發明的領域是包含三維半導體元件(例如納米線或微米線)的光電子器件的領域，并且特別涉及包含至少一個成核部分的成核結構，該成核部分由包含過渡金屬的材料制成且適用于這種三維元件的外延生長。

背景技術

存在包含納米線型或微米線型的形成例如發光二極管的一部分的三維半導體元件的光電子器件。因此，納米線或微米線可以形成第一摻雜部分，例如n型第一摻雜部分，其一部分被包含例如至少一個量子阱的有源區覆蓋，并且被具有相反導電性的第二摻雜部分覆蓋，例如被p型第二摻雜部分覆蓋。

納米線或微米線可以以軸向構型制造，其中有源區和第二p型摻雜部分基本上在第一n型摻雜部分的延長部分中沿著外延生長的縱軸延伸，而非圍繞后者的外周延伸。它們可以例如以核/殼構型制造，在此也稱為徑向構型，其中有源區和第二p型摻雜部分包圍第一n型摻雜部分的至少一部分的外周。

線的成核以及它們的外延生長可以使用成核部分來進行，例如由氮化鋁AlN制成或由過渡金屬氮化物制成，其形成在半導體襯底上，例如由晶體硅制成。

文獻WO2011/162715描述了由氮化鈦制成的成核部分的實例。該成核層可以通過低壓化學氣相沉積(LPCVD)或大氣壓化學氣相沉積(APCVD)來沉積。

然而，需要具有例如由過渡金屬氮化物制成的成核部分的成核結構，其適用于三維半導體元件的成核和外延生長且能夠改善所述三維半導體元件的光學性質和/或電子性質的均勻性。

發明內容

本發明的目的是至少部分地克服現有技術的缺點，更具體地，提供具有成核層的成核結構，該成核層由包含過渡金屬的材料制成，該成核結構適用于三維半導體元件的成核和外延生長，其光學性質和/或電子性質具有改善的均勻性。

為此，本發明的一個主題是適用于三維半導體元件的外延生長的成核結構，該成核結構包含襯底，該襯底包含形成生長表面的單晶材料，在該生長表面上具有由包含過渡金屬的材料制成的多個成核部分。根據本發明，該成核結構還包含多個中間部分，每個中間部分由從所述生長表面外延的中間晶體材料制成，并在生長表面的相對側上限定中間部分上表面；每個成核部分由包含形成成核晶體材料的過渡金屬的材料制成，該成核晶體材料從中間部分上表面外延，并限定與中間部分上表面相對且適用于三維半導體元件的外延生長的成核表面。

中間晶體材料從生長表面外延。因此，中間晶體材料的晶格的晶體取向在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襯底的晶體材料的晶格的晶體取向對齊。材料的平面在此是中間晶體材料的生長平面。此外，成核晶體材料從中間部分上表面外延。因此，成核晶體材料的晶格的晶體取向在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中間材料的晶格的晶體取向對齊。材料的平面在此是成核晶體材料的生長平面。

因此，只要中間部分都是從由單晶材料形成的相同生長表面外延，它們在中間部分上表面的任何點處以及從一個中間部分到下一個中間部分都具有相同的晶體取向。對于成核部分也是如此，成核部分在成核表面的任何點處以及從一個成核部分到下一個成核部分也都具有相同的晶體取向。

該成核結構的某些優選但非限制性方面如下：