[发明专利]适用于三维半导体元件外延生长的成核结构

说明书

本发明涉及一种适用于三维半导体元件(31)的外延生长的成核结构(10)，所述成核结构(10)包含：衬底(11)，其包含形成生长表面(13)的单晶材料；多个中间部分(14)，其由从所述生长表面(13)外延生长的中间晶体材料制成并限定中间部分上表面(15)；多个成核部分(16)，其由包含形成晶体成核材料的过渡金属的材料制成，每个成核部分从中间部分上表面(15)外延并限定适用于三维半导体元件的外延生长的成核表面(17)。

技术领域

本发明的领域是包含三维半导体元件(例如纳米线或微米线)的光电子器件的领域，并且特别涉及包含至少一个成核部分的成核结构，该成核部分由包含过渡金属的材料制成且适用于这种三维元件的外延生长。

背景技术

存在包含纳米线型或微米线型的形成例如发光二极管的一部分的三维半导体元件的光电子器件。因此，纳米线或微米线可以形成第一掺杂部分，例如n型第一掺杂部分，其一部分被包含例如至少一个量子阱的有源区覆盖，并且被具有相反导电性的第二掺杂部分覆盖，例如被p型第二掺杂部分覆盖。

纳米线或微米线可以以轴向构型制造，其中有源区和第二p型掺杂部分基本上在第一n型掺杂部分的延长部分中沿着外延生长的纵轴延伸，而非围绕后者的外周延伸。它们可以例如以核/壳构型制造，在此也称为径向构型，其中有源区和第二p型掺杂部分包围第一n型掺杂部分的至少一部分的外周。

线的成核以及它们的外延生长可以使用成核部分来进行，例如由氮化铝AlN制成或由过渡金属氮化物制成，其形成在半导体衬底上，例如由晶体硅制成。

文献WO2011/162715描述了由氮化钛制成的成核部分的实例。该成核层可以通过低压化学气相沉积(LPCVD)或大气压化学气相沉积(APCVD)来沉积。

然而，需要具有例如由过渡金属氮化物制成的成核部分的成核结构，其适用于三维半导体元件的成核和外延生长且能够改善所述三维半导体元件的光学性质和/或电子性质的均匀性。

发明内容

本发明的目的是至少部分地克服现有技术的缺点，更具体地，提供具有成核层的成核结构，该成核层由包含过渡金属的材料制成，该成核结构适用于三维半导体元件的成核和外延生长，其光学性质和/或电子性质具有改善的均匀性。

为此，本发明的一个主题是适用于三维半导体元件的外延生长的成核结构，该成核结构包含衬底，该衬底包含形成生长表面的单晶材料，在该生长表面上具有由包含过渡金属的材料制成的多个成核部分。根据本发明，该成核结构还包含多个中间部分，每个中间部分由从所述生长表面外延的中间晶体材料制成，并在生长表面的相对侧上限定中间部分上表面；每个成核部分由包含形成成核晶体材料的过渡金属的材料制成，该成核晶体材料从中间部分上表面外延，并限定与中间部分上表面相对且适用于三维半导体元件的外延生长的成核表面。

中间晶体材料从生长表面外延。因此，中间晶体材料的晶格的晶体取向在材料平面中的至少一个方向上和与材料平面正交的至少一个方向上与衬底的晶体材料的晶格的晶体取向对齐。材料的平面在此是中间晶体材料的生长平面。此外，成核晶体材料从中间部分上表面外延。因此，成核晶体材料的晶格的晶体取向在材料平面中的至少一个方向上和与材料平面正交的至少一个方向上与中间材料的晶格的晶体取向对齐。材料的平面在此是成核晶体材料的生长平面。

因此，只要中间部分都是从由单晶材料形成的相同生长表面外延，它们在中间部分上表面的任何点处以及从一个中间部分到下一个中间部分都具有相同的晶体取向。对于成核部分也是如此，成核部分在成核表面的任何点处以及从一个成核部分到下一个成核部分也都具有相同的晶体取向。

该成核结构的某些优选但非限制性方面如下：