[发明专利]层状结构

说明书

公开了层状结构。一种层状结构包括具有第一变形的基板；此外形成器件并具有第二变形的一个或多个器件层；相对于基板是赝晶的并且具有第三变形的变形控制层。变形控制层被选择以使得第一变形、第二变形和第三变形之和与目标变形水平相匹配。有利地，层状结构具有受控的、已知的变形，该变形可以是压缩的、拉伸的或零。

技术领域

一种层状结构，特别是但不限于光电发射器或光电探测器设备。

背景技术

层状的半导体结构通常由在堆叠中外延生长的多个层形成。每个层可以是与先前的层不同的材料或组成，这引入小的晶格失配并因此引入应变。该应变在层堆叠上方累积或增加，并可能导致结构的弯曲和/或翘曲。这种弯曲和/或翘曲可能为后续层生长呈现不均匀的表面；可能导致后续层以变化的厚度生长；由于材料沉积和热传递不均匀，可能导致后续层中的不均匀的性质；并且可能增加器件制作处理的复杂性和成本。

发明内容

本发明试图解决这些缺点中的一些或全部。

本发明提供一种层状结构，包括：具有第一变形的基板；形成器件并具有第二变形的一个或多个器件层；相对于基板是赝晶的变形控制层，该变形控制层具有第三变形；其中，变形控制层被选择以使得第一变形、第二变形和第三变形之和与目标变形水平相匹配。

变形控制层被选择以平衡变形以便匹配目标变形水平是有利的，因为基板中的弯曲或翘曲可以被抵消和/或期望的变形水平可以被引入到层状结构中。可以期望的是，层状结构具有小的、受控的、凸形或凹形的变形水平，以便适应生长温度和操作温度之间的变形中的差异，或者以便优化器件制作处理。例如，可以提高制造产量和/或可靠性。

变形控制层可以用于校正生长温度下的基板的晶片弯曲和/或翘曲。有利地，在其上生长的层更均匀。变形控制层和/或层堆叠可能在其冷却至室温和/或操作温度时变形。有利地，变形中的改变是可预测的并且因此可以被设计到层结构中。

变形控制层可以位于基板和一个或多个器件层之间。有利地，变形控制层可以在生长或沉积附加层之前抵消或补偿由基板的弯曲和/或翘曲表现的一些或全部变形。附加地或可替代地，变形控制层可以抵消或补偿贯穿层结构的厚度累积的变形。附加地或可替代地，变形控制层可以施加变形，随着层结构的生长或构建，该变形被后续层抵消或补偿。

基板可以包括锗(Ge)、硅锗(SiGe)或硅锗锡(SeGiSn)。基板可以包括硅上锗(Si)、硅上锗硅或硅上硅锗锡。第一变形可以在基板的顶表面处测量，该顶表面是其他层生长的表面。有利地，基于Ge的基板在机械上比先前使用的砷化镓(GaAs)基板强，因此可以更薄，由于每个块体晶体锭可以形成更多的晶片，因此更便宜。有利地，当被实现为VCSEL时，基于Ge的基板还具有更接近后续层的晶格常数的晶格常数。

变形控制层可以包括包含磷化铟镓(InGaP)、磷化铝铟(AlInP)、砷化镓铟(InAs)、砷化镓锑(GaAsSb)、砷酸镓(GaAs)、砷化铝镓(AlGaAs)和砷化铝镓锑化物(AlGaAsSb)的组中的任何一个。有利地，可以将第三变形设计为大于或小于第一基板变形和第二器件层变形之和，使得获得目标变形水平。有利地，第三变形可以通过改变所选择的材料的组成来改变，使得对于具有不同变形的不同层状结构的生长，处理输入可以是相同的，并且对于每次生长，仅比例被改变。

变形控制层可以包括单层。有利地，变形控制层可以不显著地增加总的层状结构的高度。结合由变形控制层实现的更薄的基板，层状结构的高度相对于现有技术的层堆叠可以被减小。

变形控制层可以包括多个层。第三变形可以是多个层中的每一层的单独的变形之和。有利地，每一层可引入小的变形，但该组层的总变形可能大于单层可实现的变形。可以存在具有不同组成的两个或更多个相邻的层。有利地，所得的第三变形可以等于具有最小层高度的优选值。