[发明专利]III-V族半导体结构及其形成方法

权利要求书

1.一种形成包括III-V族半导体层的半导体结构的方法，所述方法包括以下步骤：

生长III-V族半导体层，所述生长III-V族半导体层的步骤包括以下步骤：

使用第一组生长条件生长第一III-V族半导体子层，以及

使用与所述第一组生长条件不同的第二组生长条件在所述第一III-V族半导体子层上生长至少第二III-V族半导体子层，所述第一III-V族半导体子层和所述至少第二III-V族半导体子层形成所述III-V族半导体层，

将所述III-V族半导体层形成为具有大于所述第一III-V族半导体层的临界厚度并且小于所述第二III-V族半导体子层的临界厚度的平均总厚度，以及

选择所述第一组生长条件和所述第二组生长条件，使得III族元素掺入所述第一III-V族半导体子层的生长表面中的净速率至少基本等于III族元素掺入所述至少第二III-V族半导体子层的生长表面中的净速率，使得所述III-V族半导体层的成分在所述III-V族半导体层的整个所述平均总厚度内至少基本恒定。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述第一组生长条件和所述第二组生长条件的步骤还包括以下步骤：相对于III族元素输入到所述第一III-V半导体层的生长表面的输入通量，减小III族元素输入到所述至少第二III-V半导体层的生长表面的输入通量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，相对于III族元素输入到所述第一III-V半导体层的生长表面的输入通量，减小III族元素输入到所述至少第二III-V半导体层的生长表面的输入通量的步骤还包括以下步骤中的至少一个：减小III族前体的局部压力、减小反应室压力、减小前体流速、减小所述III族前体与烷基的比率、增大V族前体流速以及增大惰性气体流速。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述第一组生长条件和所述第二组生长条件的步骤还包括以下步骤：相对于III族元素从所述第一III-V半导体层的生长表面解吸的解吸通量，增大III族元素从所述至少第二III-V半导体层的生长表面解吸的解吸通量。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，相对于III族元素从所述第一III-V半导体层的生长表面解吸的解吸通量，增大III族元素从所述至少第二III-V半导体层的生长表面解吸的解吸通量的步骤还包括以下步骤中的至少一个：升高衬底生长温度、减小反应室生长压力、减小扩散边界层厚度以及提高衬底旋转速度。

6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：选择所述第一组生长条件和所述第二组生长条件，使得所述III-V族半导体层基本没有应力弛豫。

7.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：选择所述III-V族半导体层，以包括氮化铟镓（InGaN）层。

8.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：选择所述III族元素，以包括铟。

9.一种生长氮化铟镓（InGaN）层的方法，所述方法包括以下步骤：

利用第一组生长条件生长第一InGaN子层达到第一厚度，所述第一厚度小于或等于所述第一InGaN子层的临界厚度，

利用不同的第二组生长条件生长第二InGaN子层，使得所述InGaN层的平均厚度大于所述第一InGaN子层的临界厚度并且小于或等于所述第二InGaN子层的临界厚度，以及

选择所述不同的第二组生长条件，使所述不同的第二组生长条件包括以下中的至少一个：相对于所述第一组生长条件中的铟前体的流速使铟前体的流速减小以及相对于所述第一组生长条件中的反应室生长温度使反应室生长温度升高，使得在所述InGaN层的整个平均厚度内，铟在所述InGaN层中的浓度至少基本恒定。

10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括以下步骤：选择所述不同的第二组生长条件，使得所述InGaN层至少基本没有应力弛豫。

11.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括以下步骤：：

利用至少一组额外的生长条件在所述第二InGaN子层上生长至少一个额外InGaN子层，以及

选择所述至少一组额外的生长条件，使得在所述InGaN层的整个平均厚度内，铟在所述InGaN层中的浓度基本恒定，并且所述InGaN层基本没有应力弛豫。