用于生长半导体组件的方法以及半导体组件技术

本发明专利技术涉及一种用于生长半导体组件的方法，其中所述方法包括提供硅基片以及生长两个金属氮化物层，其中所述金属氮化物层分别借助于金属靶和等离子体来生长。在此对于第二金属氮化物层使用较高的氢比例。这允许比已知方法更好的晶体品质。本发明专利技术还涉及一种对应地制备的半导体组件。的半导体组件。的半导体组件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生长半导体组件的方法以及半导体组件
[0001]本专利技术涉及一种用于生长半导体组件的方法以及一种借助于此类方法生长的半导体组件。
[0002]半导体组件典型地具有一个或多个半导体层，其中例如可以形成半导体构件例如晶体管、太阳能电池、发光二极管或二极管。此类半导体层例如可以由硅或由化合物半导体形成，其中对于许多构件而言特别高的晶体品质具有决定性的意义。由此可以改进半导体构件的功率并且可以减少生产时的残次品。例如可以将金属氮化物层如AlGaInN用于制备构件，如发光二极管或功率晶体管。在已知的工作方式中，例如借助于金属有机气相外延生长(例如MOVPE＝金属有机气相外延生长或者MOCVD＝金属有机化学气相沉积)来生长此类层。最近人们还考虑使用溅射方法来制备此类半导体层。然而已经显示出，在使用现有技术中已知的方法引导方式时对应制备的层具有较差的品质。
[0003]因此本专利技术的目的是提供一种用于生长半导体组件的方法，该方法与已知的方法相比以替代性方式或更佳地实施。例如该方法可以实现更高的晶体品质。另外，本专利技术的目的是提供一种借助于此类方法制备的半导体组件。
[0004]根据本专利技术，这通过根据相应的主权利要求的方法和半导体组件来实现。有利的设计例如可以从相应的从属权利要求书中得出。通过明确地引用说明书的内容来形成权利要求书的内容。
[0005]本专利技术涉及一种用于生长半导体组件的方法。该方法具有以下步骤：
[0006]‑
提供硅基片，
[0007]‑
借助于至少一个金属靶和第一等离子体通过等离子体辅助原子化在所述硅基片上生长第一金属氮化物层，所述第一等离子体通过送入至少包含氮气的第一气体供应物来产生，以及
[0008]‑
借助于至少一个金属靶和第二等离子体通过等离子体辅助原子化直接在所述第一金属氮化物层上生长第二金属氮化物层，所述第二等离子体通过送入至少包含氮气或氨气的第二气体供应物来产生，
[0009]‑
其中所述第二气体供应物具有比所述第一气体供应物更高的氢原子与氮原子之比。
[0010]借助于此类方法可以实现特别高的晶体品质。这尤其表现在第二金属氮化物层的特别光滑的表面，该第二金属氮化物层典型地不直接用于形成构件，而是作为待继续生长在其上的一个或多个层的基础，该一个或多个层由于第二金属氮化物层的特别光滑的表面而可以以特别高的晶体品质来生长。
[0011]硅基片例如可以为尤其可以具有经限定的表面取向的硅晶片，在该硅晶片上可以生长第一金属氮化物层。第一金属氮化物层在此可以直接在硅基片上生长或者可以在第一金属氮化物层之前再生长至少一个另外的层。在此，尤其可以涉及更下文中说明的金属层，由此可以在典型情况下再进一步改进晶体品质。因此本文中基本上将第一金属氮化物层在硅基片上的生长理解为直接以及间接的生长，其中间接生长是指首先生长至少一个另外的层、例如金属层然后在其上生长第一金属氮化物层。相对地，在直接生长时其间没有另外的
层。
[0012]金属靶尤其可以是由待使用的金属或由多种待使用的金属形成的物体。在等离子体辅助原子化中典型地用粒子例如原子、离子、光子或电子射击金属靶，其中移除金属原子，然后金属原子典型地至少部分飞行直至硅基片或直至其应沉积的位置。为此，等离子体辅助原子化典型地在如下的气氛中进行，在该气氛中平均自由程至少大致和金属靶与硅基片之间的距离一样大，从而可以高效地进行等离子体辅助原子化。为此，等离子体辅助原子化典型地在真空条件或高真空条件下进行。尤其可以在真空室中进行。
[0013]第一等离子体尤其可以邻近金属靶产生，或者还可以邻近多个金属靶产生。然而还可以在其他位置产生。例如可以在金属靶附近布置导电环或者其他导电元件并且将其接地或置于其他电位。然后在金属靶与导电元件之间可以施加电压，该电压导致气体放电。由此可以产生等离子体，其中典型地将送入的气体至少部分电离。
[0014]等离子体辅助原子化尤其可以为溅射或溅射过程。在此，典型地通过离子轰击从金属靶上解离金属离子。尤其可以使用磁控管溅射。替代地或附加地例如可以使用电子轰击或激光轰击。除了溅射方法或溅射之外，例如还可以采用脉冲激光沉积或脉冲激光外延生长或其他用有反应活性的气氛来工作的金属原子化方法。
[0015]气体供应物尤其理解为在某一处理步骤期间送入的气体的整体。这些气体例如可以分别分开地送入，或者可以完全或至少部分地汇总到包含多种气体的气流中。气体在此尤其理解为具有单一化学性质的气体，即例如氮气、氢气或氨气或稀有气体。尤其可以使用所送入气体的总计至少3Pa和/或最多5Pa、最多7Pa或最多100Pa或例如5Pa的分压。
[0016]在这两种气体供应物中尤其送入氮原子、尤其通过分子氮或氨。在第二气体供应物的情况下，附加地尤其送入氢原子、尤其作为分子氢或作为氨的组成部分，以便能够实现给定的至少大于零的氢原子与氮原子之比。
[0017]刚刚针对第一等离子体已经进行说明的同样内容基本上适用于第二等离子体。第二气体供应物典型地不同于第一气体供应物，其中在第二气体供应物的情况下典型地存在更高的氢或氢原子比例。
[0018]已经显示出，与第二金属氮化物层以其相对较高的氢比例直接生长相比，通过在生长第二金属氮化物层之前生长第一金属氮化物层(其中第一金属氮化物层以更低的氢比例生长)可以实现明显改进的晶体品质。
[0019]在氢原子的情况下，为了得知比率，基本上关注的是原子，而无论它们是作为氢分子、作为其他分子尤其氨的组成部分或是以经电离形式送入的。最终相关的是有多少氢原子(不管何种形式)被引入到真空室中或实施该方法的其他容器中。同样的内容适用于氮原子，氮原子例如可以作为氮分子或者还可以作为氨或其他分子的组成部分或者可以以经电离形式送入。
[0020]例如在生长第二金属氮化物层时(即在第二气体供应物中)氢原子与氮原子之比可以与生长第一金属氮化物层时(即在第一气体供应物中)相比正好或至少高出一半、为其两倍、三倍、四倍、五倍、十倍、二十倍、三十倍、五十倍或一百倍。还可以根据实施方案在生长第一金属氮化物层时省去使用氢气，从而在第一气体供应物中例如仅仅送入氮气。在此情况下，在第一气体供应物中氢原子与氮原子之比为零。然后在第二气体供应物中已经通过送入氢气实现了更高的比率，例如作为分子氢或作为氨或其他分子的组成部分。
[0021]在生长第二金属氮化物层时氢原子与氮原子之比尤其可以为至少1、至少2、至少3或至少5。在从第一金属氮化物层过渡到第二金属氮化物层时提高比率尤其是处理参数的有意的变化并且因此要与意外的过程波动区分开。
[0022]根据一个实施方案，该方法在生长第一金属氮化物层之前可以具有以下步骤：
[0023]‑
借助于至少一个金属靶通过等离子体辅助原子化直接在所述硅基片上生长金属层。
[0024]然后典型地直接在该金属层上生长第一金属氮化物层。该金属层尤其可以在无反应活性的气氛中生长。
[0025]通过此类工作方式可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生长半导体组件(1)的方法，其中所述方法具有以下步骤：提供硅基片(5)，借助于至少一个金属靶和第一等离子体通过等离子体辅助原子化在所述硅基片(5)上生长第一金属氮化物层(10)，所述第一等离子体通过送入至少包含氮气的第一气体供应物来产生，以及借助于至少一个金属靶和第二等离子体通过等离子体辅助原子化直接在所述第一金属氮化物层(10)上生长第二金属氮化物层(20)，所述第二等离子体通过送入至少包含氮气或氨气的第二气体供应物来产生，其中所述第二气体供应物具有比所述第一气体供应物更高的氢原子与氮原子之比。2.根据权利要求1所述的方法，在生长所述第一金属氮化物层(10)之前所述方法具有以下步骤：借助于至少一个金属靶通过等离子体辅助原子化直接在所述硅基片(5)上生长金属层(7)，其中所述第一金属氮化物层(10)直接在所述金属层(7)上生长。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述金属层(7)具有至少0.05nm或至少0.2nm的厚度，以及/或者其中所述金属层(7)具有最多0.4nm或最多1nm的厚度，以及/或者其中所述金属层(7)具有单分子层的厚度，以及/或者其中所述金属层(7)作为铝层或作为钛层生长。4.根据以上权利要求之一所述的方法，其中所述第一气体供应物包含氮气和氢气，其中氢原子与氮原子之间的化学计量比为最多0.2、最多0.15或最多0.1。5.根据权利要求1至3之一所述的方法，其中所述第一气体供应物包含氮气、但是不包含氢气。6.根据以上权利要求之一所述的方法，其中所述第二气体供应物包含氨气。7.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中所述第二气体供应物包含氮气和氢气，其中氢原子与氮原子之间的化学计量比为至少0.2、至少0.5、至少1、至少2、至少3和/或最多3或最多4。8.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中所述第二气体供应物包含氮气、...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿明，
申请(专利权)人：奥托冯格里克马格德堡大学，
类型：发明
国别省市：