[发明专利]外延衬底、用于制造外延衬底的方法和具有外延衬底的光电子半导体芯片

说明书

技术领域

提出一种外延衬底、一种用于制造外延衬底的方法和一种具有外延衬底的光电子半导体芯片。

背景技术

基于III族氮化物材料的半导体材料通常异质外延地在异质衬底上沉积，例如在蓝宝石(Al₂O₃)上沉积。根据目前的现有技术，在异质外延工艺开始时，通常沉积由III族氮化物材料、尤其是AlN或GaN构成的成核层，在所述成核层上例如为了发光二极管(LED)又外延生长期望的III族氮化物层结构。成核层通常在大于450℃并且小于690℃的温度下外延沉积在异质衬底上。在成核层生长之前，典型地仍执行对衬底的热清洁步骤。

通常，不仅成核层、而且其后紧接着的层结构借助于金属有机的气相外延(MOVPE：“metalorganic vapor phase epitaxy”)沉积。在此，在控制下述参数时尤其能够出现问题：温度、层厚度、与衬底表面的交互作用、在成核层外延之前在热清洁的情况下与吸收阶段的交互作用、在成核层外延之后的再结晶步骤。

此外，非常耗费时间的温度匹配、即所谓的温度斜坡对于匹配在高温下发生的热清洁步骤和在明显较低的温度下沉积成核层之间的工艺温度以及在沉积成核层和同样在明显较高的温度下进行的生长期望的III族氮化物层序列之间的工艺温度是必要的。借助于在MOVPE工艺期间的原位控制、例如高温测量法和反射测量法尝试在生长成核层期间确定表面温度和生长速率，然而这在技术上是困难的。

然而，通常承受由于所使用的异质衬底中的变化造成的在热清洁步骤期间和在成核层中的不期望的变化。所述变化必须以实验的方式确定并且最小化或最优化。

作为对借助于MOVPE施加成核层的替选方案，例如从文献US 6,692,568 B2中也已知借助于溅射由AlN沉积成核层。

发明内容

特定的实施方式的至少一个目的是：提出一种用于氮化物化合物半导体材料的外延衬底。特定的实施方式的其他目的在于：提出一种用于制造外延衬底的方法和一种具有外延衬底的光电子半导体芯片。

所述目的通过根据独立权利要求的主题和方法来实现。主题的和方法的有利的实施方式和改进方案的特征在于从属权利要求并且此外在下文的描述和附图中得出。

根据至少一个实施方式，外延衬底具有成核层。也能够称作为所谓的准衬底并且尤其具有上面设置有至少一个成核层的衬底的外延衬底用作为由氮化物化合物半导体材料构成的半导体层序列的生长层。能够具有例如蓝宝石、硅或SiC或由上述材料构成的衬底又尤其用作为用于成核层的生长衬底，所述成核层直接施加在衬底上。尤其地，在此描述的外延衬底的衬底因此能够是所谓的异质衬底，所述异质衬底不具有氮化物化合物半导体材料。成核层又提供下述表面，在所述表面上能够通过外延法、例如MOVPE或MBE(Molekularstrahlepitaxie，分子束外延，“molecular beam epitaxy”)生长有由氮化物化合物半导体材料构成的半导体层序列，例如以用于制造光电子半导体芯片。

术语例如“基于GaN的材料”、“基于(In，Al，Ga)N的化合物半导体材料”和“氮化物化合物半导体材料”尤其指具有由III-V族化合物半导体材料体系In_xAl_yGa_1-x-yN构成的材料的上述材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1并且x+y≤1，例如即GaN、AlN、AlGaN、InGaN、AlInGaN。

成核层具有至少一个第一层，所述第一层由氧氮化铝(AlON)构成并且所述第一层具有柱状结构。成核层的由AlON构成的第一层直接施加在衬底上。柱状结构因此尤其能够构成为，使得成核层的第一层具有柱，所述柱远离衬底延伸。柱状结构的柱能够提供晶体表面，在所述晶体表面上能够施加具有高的晶体质量的其他层、尤其是由氮化物化合物半导体材料构成的半导体层。

在用于制造用于氮化物化合物半导体材料的外延衬底的方法中，提供衬底。在另一个方法步骤中在衬底的表面上直接施加具有由AlON构成的至少一个第一层的成核层。

在下文中描述的特征和实施方式同样适用于外延衬底和用于制造外延衬底的方法。