[发明专利]通过外延层过成长的元件形成

说明书

相关申请案的交叉引用

本申请案主张2008年9月19日申请的编号US 61/098,597的标题为“Formation of Devices by Epitaxial layer Overgrowth”的美国临时申请案、2008年9月22日申请的编号US 61/099,074的标题为“Light Emitting Devices Formed with Aspect Ration Trapping and Epitaxial Lateral Overgrowth”的美国专利申请案、以及2008年10月14日申请的编号US 61/104,466的标题为“Hybrid Applications Using Aspect-Ration Trapping，Epitaxial-layer Overgrowth，and Wafer Bonding”的美国申请案的优先权，且其全部内容援引参考于此，并主张其优先权日。

技术领域

本发明涉及包括半导体结晶材料的制作或结构。举例来说，可在包括一半导体结晶材料的一平坦化表面上形成经改善的外延成长情形或结构。

背景技术

本部分提供了背景信息并介绍了在下文中及/或在权利要求中所描述的关于本案多个方面的相关信息。这些背景的陈述并非承认其为现有技术。

进行基板图案化的相关技术利用了贯穿差排(threading dislocation)受到几何学限制的事实，即结晶物内的差排行为(dislocation)并不会停止。当通过图案化基板以形成更小的成长区域时将使得一自由边(free edge)更接近另一自由边，因而能够降低贯穿差排的密度。在过去技术中，基板的图案化以及外延侧向成长(epitaxial lateral overgrowth，ELO)技术的结合已证明了可极大地降低氮化镓装置(gallium nitride device)内的缺陷密度(defect densities)，从而制作出寿命更长的激光二极管(laser diodes)。上述处理工艺大体消除了在外延侧向成长ELO区域内的缺陷但留下了高度劣化的晶种窗(seed window)，因而需要重复(repetition)微影(lithography)与外延的步骤以消除所有缺陷。在一相似方法中，悬空外延(pendeo-epitaxy)技术大体消除了在邻近基板的外延区域内的所有缺陷，但其仍需要一次的微影步骤与两次的外延成长步骤。再者，上述两项技术需要提高氮化镓侧向成长速度，其在目前所有的异质外延系统(heteroepitaxial systems)中尚未得到验证。

称为“外延颈缩”的另一已知技术则为Langdo等人揭示于“High Quality Ge on Si by Epitaxial Necking”，Applied Physics Letters，Vol.76，No.25，April2000.的文献所相关的位于硅上的锗的异质结构(Ge-on-Si heterostructure)的制作中。上述方法提供了通过利用选择性外延成长(selective epitaxial growth)与缺陷结晶学(defect crystallography)的结合的一简化处理，以使得缺陷仅抵达位于图案化掩模内的开口的侧壁，而上述方法不会依靠侧向成长速率的增加。更明确地，在(111)<110>钻石立方滑移系统(diamond cubic slip system)中，错配差排(misfit dislocations)沿着(100)成长平面的<110>方向而延伸，而贯穿片段(threading segments)以<110>方向产生在(111)平面上。位于(111)平面上沿着<110>方向的贯穿片段以相对于下方的硅(100)基板表面的45度角进行延伸。因此，当位于图案化掩模层内的孔洞的深宽比(aspect ratio)大于1时，贯穿片段会被掩模侧壁所阻挡，造成直接形成在硅之上的低缺陷的上方锗突出物(Ge nodules)。外延颈缩的重要限制之一为其所施行的区域的尺寸。一般来说，如下文中的更详细讨论中所述，在尺寸内的侧向尺寸需要相对较小，以使得上述差排可终止在侧壁处。