半导体器件和生产用于半导体部件衬底的方法及铟在其生产中的用途技术

本发明专利技术涉及一种半导体器件(300)，其具有衬底(310)和基于砷化镓铝的半导体部件(320)，其中该衬底(310)是单晶的，且该衬底(310)包括具有经验式Ga

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体器件和生产用于半导体部件衬底的方法及铟在其生产中的用途
[0001]本专利技术涉及一种具有衬底和基于砷化镓铝的半导体部件的半导体器件以及一种生产用于半导体部件的衬底的方法以及铟在衬底的生产中作为添加物的用途。
[0002]在常规的方法中，可能必须接受例如晶片的弯曲或最终半导体结构中的应力。如果结构的厚度由设计来限定并且由于所需半导体部件特性而不能减少，则可以将应力补偿并入到外延层中。此种补偿可以尤其借助于合适的中间层(例如磷化铝镓铟)或者将少量的磷添加到砷化镓铝中来进行。在砷化镓晶体中添加铟的常规实例更特别地涉及在未掺杂的砷化镓衬底晶体的生产(尤其借助于直拉(Czochralski)晶体生长方法(LEC：液封直拉：采用压力并用氧化硼B2O3覆盖熔融晶体表面的直拉法的特殊形式；参见例如DE 3514294 Al))中的位错密度的降低或晶体的
‘
硬化
’
。例如，使用铟浓度超过20％的砷化镓铟固溶体，以便实现波长范围为1.2至1.3微米的激光、尤其是量子阱激光，或者实现比用GaAs衬底(630
‑
1200纳米)通常可能的更长的发射波长。
[0003]在这个背景下，通过在此提出的方法，提出了一种半导体部件、一种具有此种衬底的半导体器件以及一种根据主要权利要求的生产用于半导体部件的衬底的方法。本专利技术的有利配置和发展将从以下从属权利要求显而易见。
[0004]根据实施例，尤其是在用于半导体部件的衬底的情况下，可以使用固溶体、更具体地GaAs衬底晶体，其品格常数已经或者可以已经通过向基于砷化镓铝的部件中添加铟而以受控的方式进行调节。由于衬底与半导体部件的外延层之间的品格常数不同，在此可以例如不通过调整外延层的常规路径而是通过调整衬底来战胜挑战。换句话说，衬底弯曲的减少可以通过借助于调节衬底的品格参数来控制外延层中的机械应力来实现。
[0005]因此，尤其可以以有利的方式实现厚度非常高的基于砷化镓铝的部件的生产。换句话说，可以使得能够生产例如具有高的波导层和外层的层厚度的堆叠的激光二极管或半导体激光器，例如可以用于LIDAR系统的纳米堆叠件或激光器堆叠件。为避免弯曲或应力，在实施例中，可以省掉任何应力补偿层的引入，使得不需要接受半导体部件的其他特性例如串联电阻和效率的任何缺点。还可以通过在生长期间向砷化镓铝中添加磷来避免应力补偿，这样做的机会原则上可能有限，因为过高的量可能导致应力引起的晶体缺陷。
[0006]本专利技术提出了一种用于半导体部件的衬底，其中该衬底是单晶的，且衬底包括具有经验式Ga
(1
‑
x)
In
(x)
As的砷化铟镓固溶体，其中铟含量x在0.1％与4％之间。
[0007]该衬底可以被设计成承载半导体部件和/或充当用于半导体部件的载体单元。砷化铟镓也可以称为砷化镓铟。
[0008]以此种方式配置的衬底提供了位置非常稳定的优点，这对于低弯曲特征来说更加显著。
[0009]有利地，铟含量x可以在0.2％与2％之间。此实施例提供了特别稳定的具有低弯曲特征的衬底。
[0010]在一个实施例中，衬底可以采用具有<100>晶体取向的晶片的形式。此种实施例提供了以下优点：首先给出稳定的衬底并且其次允许将希望的物质特别好地引入衬底，以便
实现在此提出的方法的优点。
[0011]<100>晶体取向在此可以是优选的晶体取向。
[0012]衬底在此还可以以与<100>晶体取向在0
°
与10
°
之间的角度偏离取向。
[0013]在一个实施例中，衬底可以采用具有<110>晶体取向、<111>晶体取向、<211>晶体取向或<311>晶体取向的晶片的形式。换句话说，衬底的表面以固溶体的<110>晶体取向、<111>晶体取向、<211>晶体取向或<311>晶体取向排列。
[0014]另外，衬底可以掺杂有硅、碲、硒、硫、锌、硼和/或碳。此实施例提供了以下优点：首先实现了衬底的特别稳定的特征，其次能够有利地精确建立希望的电特性或机械特性。
[0015]衬底还可以是n型导电的或p型导电的。附加地或可替代地，衬底的n型掺杂剂浓度和/或p型掺杂剂浓度在此可以在从10
16
至10
20
/立方厘米的范围内。
[0016]本专利技术还提出了一种半导体器件，其具有以下特征：
[0017]具有前述实施例的衬底；以及
[0018]至少一种具有外延产生的半导体层序列的半导体部件，其中该半导体部件放置在该衬底上。
[0019]该半导体部件在此可以被系牢、施加或固定在衬底上。该半导体器件可以例如是半导体激光器等。
[0020]在一个实施例中，半导体部件的半导体层序列可包括至少一个受应力的层。特别地，该受应力的层在此可包括具有经验式Ga
(y)
Al
(1
‑
y)
As的砷化铝镓。砷化铝镓也可以称为砷化镓铝。“受应力的”在此可以理解为意指受机械应力的。
[0021]衬底的品格参数还可以与半导体部件的半导体层序列的品格参数相匹配，或者衬底的品格参数可以借助于铟含量x进行调节，使得半导体层序列总体上无应力。因此，带有层结构或层序列的衬底可以是平面的，或者防止弯曲。
[0022]可替代地，衬底的品格参数可以与半导体部件的半导体层序列的品格参数相匹配，或者衬底的品格参数可以借助于铟含量x来调节，使得半导体层序列处于预定的机械应力下。
[0023]另外，半导体部件可以用作激光二极管、发光二极管、光电晶体管、光电闸流管、场效晶体管或肖特基二极管。
[0024]此外，半导体器件可包括呈堆叠布置的大量半导体部件。以这种方式，可以实现所谓的纳米堆叠件。
[0025]用于生产前述用于半导体部件的衬底的一个实施例的方法，其中衬底的固溶体在一个步骤中主要通过VGF方法(VGF＝垂直梯度凝固)生长。
[0026]VGF方法是晶体生长方法。可替代地，固溶体还可以通过晶体生长的另一种方法制造；在此可能的实施例既有直拉法的那些，也有另外的布里支曼(Bridgman)法的那些，二者水平地或垂直地进行。使用VGF生长方法，可以将晶体的位错密度降低至特定的程度。
[0027]本专利技术的另一个方面是铟在单晶衬底的生产中作为添加物用于将该衬底的品格常数调节至旨在用于在衬底上产生的至少一个半导体部件中的提供在该衬底上的外延半导体层序列的用途。衬底在此可以有利地包括具有经验式Ga
(1
‑
x)
In
(x)...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体器件(300)，其具有以下特征：衬底(310)，其中该衬底(310)是单晶的，其中该衬底(310)包括具有经验式Ga(1
‑
x)In(x)As的砷化铟镓固溶体，其中铟含量x在0.1％与4％之间；以及至少一种具有外延产生的半导体序列的基于砷化镓铝的半导体部件(320)，其中该半导体部件(320)放置在该衬底(310)上。2.如权利要求1所述的半导体器件(300)，其特征在于，该衬底的铟含量x在0.2％与2％之间。3.如前述权利要求中任一项所述的半导体器件(300)，其特征在于，该衬底采用具有<100>晶体取向的晶片的形式。4.如前述权利要求中任一项所述的半导体器件(300)，其特征在于，该衬底(310)以相对于该<100>晶体取向在0
°
与10
°
之间的角度取向。5.如权利要求1和2中任一项所述的半导体器件(300)，其特征在于，该衬底(310)采用具有<110>晶体取向、<111>晶体取向、<211>晶体取向或<311>晶体取向的晶片的形式。6.如前述权利要求中任一项所述的半导体器件(300)，其特征在于，该衬底(310)掺杂有硅、碲、硒、硫、锌、硼和/或碳。7.如前述权利要求中任一项所述的半导体器件(300)，其特征在于，该衬底(310)是n型导电的或p型导电的，和/或其中该衬底(310)的n型掺杂剂浓度和/或p型掺杂剂浓度在从1016至1020/立方厘米的范围内。8.如前述权利要求中任一项所述的半导体器件(300)，其特征在于，该半导体器件不含应力补偿层和/或在生长期...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔斯，
申请(专利权)人：业纳光学系统有限公司，
类型：发明
国别省市：