[发明专利]半导体层堆叠及其制造方法

说明书

本发明涉及一种半导体层堆叠、由其组成的构件和构件模块，以及一种制造方法，其中，所述半导体层堆叠的特征在于至少两个层(A，B)，所述至少两个层作为单层分别具有半导体带隙(104、105)中如下费米能级(103)的能量位置：对于所述层(A)适用公式(I)，对于所述层(B)适用公式(II)，其中，E_F是所述费米能级(103)的能量位置，E_V是价带(102)的能量位置，E_L是导带(101)的能量位置，E_L‑E_V是所述半导体带隙E_G(104，105)的能量差，其中，如此选择所述层(A，B)的厚度(106，107)，使得在所述层(A，B)上存在连贯的空间电荷区区域(110)。

技术领域

本发明涉及一种半导体层堆叠以及其制造方法。

背景技术

绝缘的半导体层对于电绝缘和半导体构件结构的低的高频衰减是不可替代的。在此大多使用所谓的深杂质即在运行温度下仅低程度(即＜＜50％)电离的杂质。如果本征地或通过杂质存在半导体的电子传导，则通常使用深受主(Akzeptor)进行掺杂，反之，在空穴固有导电的情况下，使用深施主(Donator)进行掺杂。因为相应地在第一种情况下很好地阻止进入隔离层的电子注入，而在第二种情况下很好地阻止空穴注入，通过在InP中结合地同时掺杂深受主和深施主(例如深受主Fe和深施主Ti)改善绝缘性能[T.Wolf、T.Zinke、A.Krost、H.Scheffler、H.Ullrich、P.Harde和D.Bimberg，J.Appl.Phys.75,3870(1994)]。然而通常仅掺杂一种掺杂剂(Dotand)，因为在大多数情况下这足以实现绝缘效果，并且在工艺技术上也更易于控制。理想情况下，在半导体能隙的中心附近并且以一浓度存在深杂质，使得其能够捕获所有自由电荷载流子并且因此费米能级位于或固定在杂质的能量位置处，即使在电荷载流子注入的情况下也是如此。在理想情况下，电子n和空穴p的自由电荷载流子浓度对应于本征电荷载流子浓度n_i，即n＝p＝n_i。

在许多半导体中，包括那些具有较大能隙的半导体，例如III族氮化物，原则上虽然存在许多能够构造深杂质和高阻材料的掺杂剂，但它们的位置通常不在半导体带隙的中心附近。因此，即使在具有足够的浓度N的进行补偿的深杂质(Nn,p)的情况下，即浓度高于没有补偿剂存在的电子或空穴浓度n或p，尽管费米能级固定于此，仍存在残留电导率并且n或p远高于本征的电荷载流子浓度n_i。

即使电荷载流子浓度低于10¹⁰cm^-3，这在一些半导体中也视为高的，因为例如对于在如GaN的半导体中可能出现高于3MV/cm的非常高的击穿场强，并且在高的施加电压或场强下低的泄露电流明显地不利。此外，这是因为即使在低泄漏电流下在高压下局部实现的性能也可能导致发热并最终导致热引起的击穿。因此应力求尽可能低的残余电导率或电荷载流子浓度，其尽可能接近本征电荷载流子浓度。在GaN中，例如碳受主比价带高约0.9eV，而替代地能够使用的铁受主比导带低约0.6eV。然而在室温下，GaN的带隙约为3.4eV时，深杂质的理想位置约为1.7eV。因此对于GaN：C，自由空穴浓度约为1×10⁶cm^-3，对于GaN:Fe，自由电子浓度约为3×10⁶cm^-3，远高于约10^-9cm^-3的本征电荷载流子浓度。结果，在使用这些掺杂剂时的层电阻比理想掺杂剂(其具有靠近带隙中心的能量位置)能够实现的理论上可实现的值低10个数量级以上。因为例如在GaN中的这种掺杂剂至今是未知的，或者不能以合适的形式供层制造使用，这些层的性能能力受限，并且限制由这些层制造的构件的应用领域。

发明内容

现在的目的是实现改善的层绝缘。该任务借助根据权利要求1的半导体层堆叠、根据权利要求9的构件模块和根据权利要求10的方法来实现。