[发明专利]III-V族半导体结构及其形成方法

说明书

优先权要求

本申请要求2010年3月29日提交的、“III-V SEMICONDUCTOR STRUCTURES AND METHODS FOR FORMING THE SAME”（III-V族半导体结构及其形成方法）的美国临时专利申请序列号61/318,693的提交日期的优先权。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及III-V族半导体结构和形成III-V族半导体结构的方法。

背景技术

可在诸如（例如）开关结构（例如，晶体管等）、发光结构（例如，激光二极管、发光二极管等）、光接收结构（例如，波导、分束器、混合器、光电二极管、太阳能电池、太阳能子电池等）和/或微机电系统结构（例如，加速度计、压力传感器等）的众多电子器件结构中采用诸如（例如）III-砷化物（例如，砷化铟镓(InGaAs)）、III-磷化物（例如，磷化铟镓(InGaP)）和III-氮化物（例如，氮化铟镓(InGaN)）的III-V族半导体材料。可将这种含有III-V族半导体材料的电子器件结构用于广泛的应用中。例如，通常使用这种器件结构产生各种波长中的一种或多种波长下的辐射（例如，可见光）。通过这种结构发射的光不仅可用于照明应用，而且还可用于（例如）介质存储和取回应用、印刷应用、光谱应用、生物试剂检测应用和图像投影应用。

作为非限制性示例，针对InGaN（III-氮化物材料）的情况，InGaN层可通过异质外延生长法沉积在下层（underlying）衬底上，该衬底可具有与上层（overlying）InGaN层的晶格并不匹配的晶格。例如，InGaN层可沉积在含有氮化镓（GaN）的半导体衬底上。GaN可具有大致的弛豫（即，基本无应力）面内晶格参数，并且取决于对应的百分比铟含量，InGaN层可具有大致（7%的铟，即，In_0.07Ga_0.93N）、大致（15%的铟，即，In_0.15Ga_0.85N）和大致（25%的铟，即，In_0.25Ga_0.75N）的弛豫面内晶格参数。

更详细地讲，InGaN层可初始地“假晶”生长到下层衬底上，以造成（例如，原子力迫使）该InGaN层的晶格参数基本匹配该InGaN层在上面生长的下层衬底的晶格参数。该InGaN层和下层衬底（例如，GaN）之间的晶格失配可引发InGaN层的晶格中出现应力，这种引发的应力会随着InGaN层的厚度增大而增加。当InGaN层的厚度随着其继续生长而增大时，InGaN层中的应力会增加，直到在通常称为“临界厚度”的厚度，该InGaN层可以不再以假晶方式生长并且可经受应力弛豫为止。InGaN层中的应力弛豫会导致InGaN层的晶格质量劣化。例如，InGaN层中的晶体质量的这种劣化可包括形成晶体缺陷（例如，错位）、InGaN层表面变粗糙和/或形成不均一材料成分的区域。

另外，在应力弛豫开始时，InGaN层可掺入更大量的铟。换句话说，在恒定的生长条件下，在InGaN层的生长表面处掺入InGaN层中的铟的百分比可增大，从而导致在InGaN层的整个厚度内，铟在InGaN层中的浓度不均匀。另外，铟浓度在InGaN层中的增大可促使额外应力弛豫的开始，这可导致InGaN层的晶体质量进一步劣化。

发明内容

本发明的各种实施例总体上涉及III-V族半导体结构和形成这种III-V族半导体结构的方法。例如，在一些实施例中，本发明包括氮化铟镓（InGaN）结构和形成InGaN结构的方法。

提供这个发明内容部分是为了以简化形式介绍对构思的选择，在以下对本发明的一些示例实施例的详细描述中进一步描述了这些构思。这个发明内容部分没有意图识别要求保护的主题的关键特征或必要特征，也没有意图用于限制要求保护的主题的范围。