[發(fā)明專利]包括單晶半導(dǎo)體島的結(jié)構(gòu)以及制造這種結(jié)構(gòu)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780058523.3
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN109791877B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·索塔;O·科農(nóng)丘克;J-M·貝斯奧謝
• 申請（專利權(quán)）人: 索泰克公司
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 黃綸偉;李輝

本發(fā)明涉及用于制造由III?V族材料(6)制成的至少一個有源層的結(jié)構(gòu)(10)，該結(jié)構(gòu)(10)包括襯底，該襯底由具有主面的載體(2)、位于所述載體的所述主面上的介電層(3)以及直接位于所述介電層(3)上的多個單晶半導(dǎo)體島(4)構(gòu)成，島(4)具有上表面，所述上表面用作用于有源層生長的晶種。根據(jù)本發(fā)明，所述結(jié)構(gòu)包括結(jié)合層(5)，該結(jié)合層(5)位于所述單晶半導(dǎo)體島(4)之間，直接位于介電層(3)的不被所述島(4)覆蓋的部分上而不掩蔽所述島(4)的所述上表面，從而所述介電層(3)不再暴露于其環(huán)境中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包括位于載體上的單晶半導(dǎo)體島的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)旨在接納III-V族材料的有源層或這種有源層的疊層，這些層構(gòu)成例如發(fā)光二極管這樣的半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

文獻“Buckling suppression of SiGe islands on compliant substrates”，Yin等人(2003)，Journal of Applied Physics，94(10)，6875-6882，EP2151852和EP2151856公開了用于制造襯底的不同方法，襯底由具有主面的載體、在載體的主面上的介電層以及在該介電層上的多個單晶半導(dǎo)體島形成。

如這些文獻中所解釋的，單晶半導(dǎo)體島在材料的連續(xù)膜中形成，以在松弛處理期間通過變形釋放在該膜中最初存在的應(yīng)力。這樣，能形成松弛的島或部分松弛的島，而不會由于屈曲而過度變形，條件是島具有足夠小的尺寸。

可以在連續(xù)膜位于介電層和襯底載體上的同時進行島的形成和松弛處理。另選地，可以在連續(xù)膜駐留在中間載體上的同時進行島的形成和松弛處理，松弛的島或部分松弛的島將從中間載體轉(zhuǎn)移至對載體進行覆蓋的介電層，從而形成襯底。

島有利地由鍺、SiGe、通式為InAlGaN的III-N族材料或任何其它通常不以塊狀形式存在的材料制成。

不管用于制造襯底的方法如何，島可以用于接納構(gòu)成半導(dǎo)體器件的由III-V族材料的有源層、或者這種半導(dǎo)體層和晶體層的疊層。這些可以是例如構(gòu)成發(fā)光二極管的量子阱的單晶有源層，或光伏電池的光電發(fā)生器層。可以參閱文獻US2015155331。

多功能高效率半導(dǎo)體器件的發(fā)展需要對構(gòu)成它們的有源層的性質(zhì)和厚度進行非常精確的控制。這些有源層通常可以具有從幾納米到幾百納米范圍內(nèi)的厚度。

為此，非常精確地控制生長設(shè)備的對有源層的組成和均勻性有影響的參數(shù)(例如前體流的均勻性、淀積室中的溫度和分壓)。

盡管采取了所有這些措施來控制這些參數(shù)，但是申請人觀察到在“島”襯底的島上形成的III-V族材料的有源層會具有不均勻的厚度，在島的邊緣上的厚度比在島中心的大。當(dāng)在松弛或部分松弛的InGaN島上生長InGaN的有源層時尤其如此。該過大的周邊區(qū)域是不能利用的，這限制了島的可用表面積。

應(yīng)當(dāng)注意，島的尺寸不能總是自由選擇以補償這種不可用的周邊區(qū)域。實際上，可以施加這些尺寸以使島能夠松弛而不會過度屈曲。因此，島的可用表面積必然受到限制，這不能形成大的半導(dǎo)體部件，并且限制了這些襯底的利益。

發(fā)明目的

本發(fā)明旨在補償所有的或部分的上述缺點。特別地，本發(fā)明的目的在于提供用于開發(fā)具有均勻厚度的至少一個有源層的“島”襯底。

發(fā)明內(nèi)容

為了實現(xiàn)這些目的之一，本發(fā)明的目的是提出用于制備III-V族材料的至少一個有源層的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括由具有主面的載體形成的襯底、位于載體的主面上的介電層以及直接位于介電層上的多個單晶半導(dǎo)體島，島具有要用作用于有源層生長的晶種的上表面。根據(jù)本發(fā)明，結(jié)構(gòu)包括晶種層，該晶種層位于單晶半導(dǎo)體島之間，直接位于介電層的不被島覆蓋的部分上，而不掩蔽島的上表面，從而介電層不再暴露于其環(huán)境中。