DE102013105707A1 - Halbleitervorrichtung, Übergitterschicht, welche in derselben verwendet wird, und Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung - Google Patents

Halbleitervorrichtung, Übergitterschicht, welche in derselben verwendet wird, und Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung Download PDF

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Abstract

Eine Halbleitervorrichtung enthält ein Siliziumsubstrat (110); eine auf dem Siliziumsubstrat (110) angeordnete Nitridnukleationsschicht (120); zumindest eine auf der Nitridnukleationsschicht (120) angeordnete Übergitterschicht (130); und zumindest eine auf der Übergitterschicht (130) angeordnete auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht (160). Die zumindest eine Übergitterschicht (130) enthält einen Stapel von zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144), wobei jede zusammengesetzte Schicht eine erste Schicht (1411, 1421, 1431, 1441) und eine zweite Schicht enthält (1413, 1423, 1433, 1443), sodass jede der zusammengesetzten Schichten eine Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten mit unterschiedlichen Zusammensetzungen besitzt, wobei zumindest eine der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten eine unterschiedliche Dicke basierend auf einer Position der zumindest einen Nitridhalbleiterschicht innerhalb des Stapels besitzt, und zumindest eine Spannungssteuerschicht (150) enthält mit einer Dicke größer als eine kritische Dicke für pseudomorphes Wachstum.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der beim koreanischen Amt für geistiges Eigentum am 13. Juni 2012 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2012-0063404 , deren Offenbarung hierin in ihrer Gesamtheit durch Inbezugnahme mit aufgenommen wird.
  • HINTERGRUND
  • Gebiet
  • Zumindest eine beispielhafte Ausführungsform bezieht sich auf Halbleitervorrichtungen, Übergitterschichten, welche in denselben verwendet werden, und auf Verfahren zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen, sowie insbesondere auf eine Halbleitervorrichtung, bei der die Erzeugung von Rissen durch Verringern von Zugspannung verringert ist, auf eine in derselben verwendete Übergitterschicht und auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Saphir wird oft verwendet als ein Substrat zum Bilden einer auf Nitrid basierten Halbleitervorrichtung. Jedoch ist ein Saphirsubstrat teuer, für Halbleiterchips schwer herzustellen und besitzt eine geringe elektrische Leitfähigkeit. Wenn ein Saphirsubstrat mit einem großen Durchmesser bewachsen wird kann sich das Saphirsubstrat außerdem bei einer hohen Temperatur aufgrund einer geringen thermischen Leitfähigkeit verbiegen, und somit ist es schwierig ein Saphirsubstrat mit einer großen Fläche herzustellen.
  • Dementsprechend wird eine auf Galliumnitrid basierende Halbleitervorrichtung entwickelt, bei der ein Siliziumsubstrat anstelle eines Saphirsubstrates verwendet wird.
  • Da ein Siliziumsubstrat eine höhere thermische Leitfähigkeit als ein Saphirsubstrat besitzt biegt sich das Siliziumsubstrat nicht so stark bei der hohen Temperatur zum Wachsen einer auf Galliumnitrid basierenden dünnen Halbleiterschicht, und somit kann eine dünne Schicht mit großem Durchmesser gewachsen werden. Wenn jedoch die auf Galliumnitrid basierende dünne Halbleiterschicht auf dem Siliziumsubstrat gewachsen wird, ist die Versetzungsdichte erhöht aufgrund von unterschiedlichen Gitterkonstanten zwischen dem Siliziumsubstrat und der auf Galliumnitrid basierenden dünnen Halbleiterschicht. Als Folge tritt mit der Erzeugung von Zugspannung in der auf Galliumnitrid basierenden dünnen Halbleiterschicht aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehungskoeffizienten Rissbildung auf. Um die Erzeugung von Rissen zu verringern enthält ein Verfahren zum Kompensieren der aufgrund der verschiedenen thermischen Ausdehungskoeffizienten erzeugten Zugspannung das Anwenden von Druckspannung auf die auf Galliumnitrid basierende dünne Halbleiterschicht.
  • KURZFASSUNG
  • Bereitgestellt werden Halbleitervorrichtungen und/oder in denselben verwendete Übergitterschichten, die eine effizientere Druckspannung vorsehen können, um so aufgrund eines Unterschieds im thermischen Ausdehungskoeffizienten zwischen einem Siliziumsubstrat und einem auf Galliumnitrid basierenden Halbleiter erzeugte Zugspannung zu kompensieren.
  • Zusätzliche Aspekte werden zum Teil in der folgenden Beschreibung ausgeführt und zum Teil anhand der Beschreibung offenkundig oder können durch praktische Anwendung der vorliegenden beispielhaften Ausführungsformen erfahren werden.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform enthält eine Halbleitervorrichtung ein Siliziumsubstrat; eine auf dem Siliziumsubstrat abgeschiedene Nitridnukleationsschicht; zumindest eine auf der Nitridnukleationsschicht abgeschiedene Übergitterschicht; und zumindest eine auf der Übergitterschicht abgeschiedene auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht. Die zumindest eine Übergitterschicht enthält einen Stapel von zusammengesetzten Schichten, wobei jede zusammengesetzte Schicht eine erste Schicht und eine zweite Schicht enthält, sodass jede der zusammengesetzten Schichten eine Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten mit verschiedenen Zusammensetzungen besitzt, wobei zumindest eine der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten eine unterschiedliche Dicke basierend auf einer Position der zumindest einen Nitridhalbleiterschicht innerhalb des Stapels sowie zumindest eine Spannungssteuerschicht mit einer größeren Dicke als eine kritische Dicke für pseudomorphisches Wachstum besitzt, wobei die zumindest eine Spannungssteuerschicht entweder zwischen der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten oder zwischen den zusammengesetzten Schichten angeordnet ist.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform weist die Nitridnukleationsschicht Aluminiumnitrid (AlN) auf.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform weist jede der ersten Schichten Alx1Iny1Ga1-x1-y1N und jede der zweiten Schichten Alx2Iny2Ga1-x2-y2N auf und sind die ersten und zweiten Schichten aufeinander gestapelt, wobei 0 < x1 ≤ 1, 0 ≤ x2 < 1, x1 > x2, 0 ≤ y1 < 1, und 0 ≤ y2 < 1 ist.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform weist die zumindest eine Spannungssteuerschicht Alx3Iny3Ga1-x3-y3N auf, wobei 0 < x3 ≤ 1 und 0 ≤ y3 < 1 ist.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform besitzt die zumindest eine Spannungssteuerschicht eine Dicke von mehr als 3 nm und weniger als oder gleich 20 nm, sodass sie nicht größer als eine Rissbildungsstärke ist.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform besitzt zumindest eine der ersten Schichten und der zweiten Schichten innerhalb jeder der zusammengesetzten Schichten eine unterschiedliche Dicke basierend auf einer Position der ersten Schichten und der zweiten Schichten innerhalb des Stapels, und die Dicken von zumindest einer der ersten Schichten und der zweiten Schichten nimmt von der Nitridnukleationsschicht zu der zumindest einen auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht hin zu oder ab.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform besitzt zumindest eine von den ersten Schichten und den zweiten Schichten innerhalb jeder zusammengesetzten Schicht eine unterschiedliche Dicke, die innerhalb des Stapels zufällig variiert.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform ist die zumindest eine Spannungssteuerschicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform ist die zumindest eine Spannungssteuerschicht integriert mit der ersten Schicht ausgebildet.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform besitzt sowohl die erste Schicht als auch die zweite Schicht eine Dicke von etwa mehreren
    Figure 00040001
    bis etwa mehreren nm, und besitzt die zumindest eine Spannungssteuerschicht eine Dicke von etwa mehreren nm bis etwa Dutzenden von nm.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform ändert sich zumindest einer der Werte x1, x2 und x3 gemäß zumindest einer Dicke der ersten Schicht, der zweiten Schicht oder der zumindest einen Spannungssteuerschicht.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform besteht die zumindest eine Übergitterschicht aus einer Mehrzahl von Übergitterschichten und nimmt ein durchschnittlicher Aluminium(Al)-Anteil jeder der Mehrzahl von Übergitterschichten von der Nitridnukleationsschicht zu der zumindest einen auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht hin ab.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform enthält eine Halbleitervorrichtung ein Siliziumsubstrat, eine auf dem Siliziumsubstrat abgeschiedene Nitridnukleationsschicht, eine auf der Nitridnukleationsschicht abgeschiedene Mehrzahl von Übergitterschichten und zumindest eine auf der Mehrzahl von Übergitterschichten ausgebildete auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht. Jede der Mehrzahl von Übergitterschichten enthält einen Stapel von zusammengesetzten Schichten, wobei jede zusammengesetzte Schicht eine erste Schicht und eine zweite Schicht enthält, so dass jede von den zusammengesetzten Schichten eine Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten mit verschiedenen Zusammensetzungen besitzt und zumindest eine von der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten eine unterschiedliche Dicke basierend auf einer Position der zumindest einen Nitridhalbleiterschicht innerhalb des Stapels besitzt, und ein durchschnittlicher Al-Anteil jeder der Mehrzahl von Übergitterschichten von der Nitridnukleationsschicht zu der zumindest einen auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht hin abnimmt.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform weist die Nitridnukleationsschicht AlN auf.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die erste Schicht Alx1Iny1Ga1-x1-y1N und umfasst die zweite Halbleiterschicht Alx2Iny2Ga1-x-x2-y2N und sind die erste und die zweite Schicht aufeinander gestapelt, wobei: 0 < x1 ≤ 1, 0 ≤ x2 < 1, x1 > x2, 0 ≤ y1 < 1 und 0 ≤ y2 < 1.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann zumindest eine von den ersten Schichten und den zweiten Schichten innerhalb jeder der zusammengesetzten Schichten eine unterschiedliche Dicke besitzen basierend auf einer Position der ersten Schichten und der zweiten Schichten innerhalb des Stapels. Die Dicken von zumindest den ersten Schichten oder den zweiten Schichten kann von der Nitridnukleationsschicht zu der zumindest einen auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht hin zunehmen oder abnehmen.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform können zumindest die ersten Schichten oder die zweiten Schichten innerhalb jeder zusammengesetzten Schicht eine unterschiedliche Dicke aufweisen, die innerhalb des Stapels zufällig variiert.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform können die erste Schicht und die zweite Schicht Dicken von etwa mehreren
    Figure 00060001
    bis etwa mehreren nm besitzen.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform ändert sich zumindest einer der Werte x1 und x2 gemäß zumindest einer Dicke der ersten Schicht oder der zweiten Schicht.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform enthält eine Übergitterschicht einen Stapel von zusammengesetzten Schichten, wobei jede zusammengesetzte Schicht eine Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten mit verschiedenen Zusammensetzungen enthält, wobei zumindest eine von der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten eine unterschiedliche Dicke basierend auf einer Position der zumindest einen Nitridhalbleiterschicht innerhalb des Stapels besitzt, und wobei zumindest eine Spannungssteuerschicht eine Dicke größer als eine kritische Dicke für pseudomorphes Wachstum besitzt und zwischen der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten oder zwischen den zusammengesetzten Schichten in dem Stapel angeordnet ist.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform weist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung auf: Stapeln von einer Nitridnukleationsschicht auf ein Siliziumsubstrat; Stapeln von zumindest einer Übergitterschicht auf die Nitridnukleationsschicht; und Stapeln von zumindest einer auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht auf die zumindest eine Übergitterschicht, wobei die Übergitterschicht einen Stapel von zusammengesetzten Schichten enthält, wobei jede zusammengesetzte Schicht eine erste Schicht und eine zweite Schicht enthält, sodass jede der zusammengesetzten Schichten eine Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten mit verschiedenen Zusammensetzungen besitzt, wobei zumindest eine von der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten eine unterschiedliche Dicke basierend auf einer Position der zumindest einen Nitridhalbleiterschicht innerhalb des Stapels besitzt, und wobei zumindest eine Spannungssteuerschicht eine größere Dicke besitzt als eine kritische Dicke für pseudomorphes Wachstum, wobei die zumindest eine Spannungssteuerschicht zwischen der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten oder den zusammengesetzten Schichten angeordnet ist.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform kann die zumindest eine Spannungssteuerschicht eine Dicke von mehr als 3 nm und weniger als oder gleich 20 nm besitzen, sodass sie nicht größer als eine Rissbildungsstärke ist.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform enthält das Verfahren weiter das Entfernen des Siliziumsubstrates, der Nitridnukleationsschicht und der zumindest einen Übergitterschicht von der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform enthält ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung: Stapeln von einer Nitridnukleationsschicht auf ein Siliziumsubstrat; Stapeln von einer Mehrzahl von Übergitterschichten auf die Nitridnukleationsschicht; und Stapeln von zumindest einer auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht auf die Mehrzahl von Übergitterschichten, wobei jede der Mehrzahl von Übergitterschichten einen Stapel von zusammengesetzten Schichten enthält, wobei jede zusammengesetzte Schicht eine erste Schicht und eine zweite Schicht enthält, so dass jede der zusammengesetzten Schichten eine Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten mit verschiedenen Zusammensetzungen besitzt, und wobei zumindest eine der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten eine unterschiedliche Dicke basierend auf einer Position der zumindest einen Nitridhalbleiterschicht innerhalb des Stapels besitzt, und wobei ein durchschnittlicher Al-Anteil jeder der Mehrzahl von Übergitterschichten von der Nitridnukleationsschicht zu der zumindest einen auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht hin abnimmt.
  • Gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform enthält das Verfahren weiter das Entfernen des Siliziumsubstrates, der Nitridnukleationsschicht und der Mehrzahl von Übergitterschichten von der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Diese und/oder weitere Aspekte werden offenbar und werden leichter zu verstehen sein anhand der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen zusammen mit den begleitenden Figuren, in denen:
  • 1 eine Ansicht ist, die schematisch eine Halbleitervorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform darstellt;
  • 2A und 2B vergrößerte Ansichten einer Übergitterschicht aus 1 gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform sind;
  • 3 eine vergrößerte Ansicht der Übergitterschicht aus 1 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist;
  • 4A und 4B vergrößerte Ansichten der Übergitterschicht aus 1 gemäß zumindest einer weiteren beispielhaften Ausführungsform sind;
  • 5 eine vergrößerte Ansicht der Übergitterschicht aus 1 gemäß zumindest einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist;
  • 6A und 6B Ansichten zum Beschreiben von Zusammensetzungsänderungen gemäß den Dicken der Übergitterschicht aus 1 gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform sind;
  • 7 eine schematische Ansicht ist, die eine Mehrzahl von Übergitterschichten gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform darstellt;
  • 8A bis 8C vergrößerte Ansichten sind, die jeweils die Mehrzahl von Übergitterschichten aus 7 darstellen gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform;
  • 9A bis 9C vergrößerte Ansichten sind, die jeweils die Mehrzahl von Übergitterschichten aus 7 gemäß zumindest einer weiteren beispielhaften Ausführungsform darstellen;
  • 10 eine Ansicht ist, die eine auf eine lichtemittierende Vorrichtung angewendete Halbleitervorrichtung gemäß zumindest einer weiteren beispielhaften Ausführungsform darstellt; und
  • 11 eine Ansicht einer Halbleitervorrichtung ist, die durch Verwenden eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform hergestellt ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird eine Halbleitervorrichtung genauer beschrieben werden mit Bezug auf die begleitenden Figuren. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente und können die Größen und Dicken von Elementen zum Zwecke der Klarheit übertrieben dargestellt sein.
  • Die beispielhaften Ausführungsformen können jedoch in verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollten nicht als auf die hier ausgeführten beschränkt ausgelegt werden. Vielmehr sind diese beispielhaften Ausführungsformen so vorgesehen, dass diese Offenbarung durchgehend und vollständig sein wird. Zumindest bei einigen beispielhaften Ausführungsformen werden gut bekannte Vorrichtungsstrukturen und gut bekannte Technologien nicht speziell beschrieben werden, um eine nicht eindeutige Interpretation zu vermeiden.
  • Es wird verstanden werden, dass wenn ein Element als „verbunden mit” oder „gekoppelt mit” einem anderen Element beschrieben wird, es direkt auf, verbunden mit oder gekoppelt mit dem anderen Element sein kann oder dazwischen liegende Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu, wenn ein Element als „direkt verbunden mit” oder „direkt gekoppelt mit” einem anderen Element beschrieben wird, sind keine dazwischen liegenden Elemente vorhanden. Gleiche Nummern beziehen sich durchgehend auf gleiche Elemente. Wie hier verwendet enthält der Begriff „und/oder” irgendeine und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zusammenhängend aufgelisteten Gegenstände.
  • Es wird selbstverständlich sein, dass obwohl die Begriffe erster/erste/erstes, zweiter/zweite/zweites, dritter/dritte/drittes usw. hier verwendet werden können zum Beschreiben verschiedener Elemente, Komponenten und/oder Abschnitten, diese Elemente, Komponenten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe beschränkt sein sollen. Diese Begriffe werden nur verwendet zum Unterscheiden eines Elementes, einer Komponente oder eines Abschnittes von einem anderen Element, einer anderen Komponente oder einem anderen Abschnitt. Somit könnte ein erstes Element, eine erste Komponente oder ein erster Abschnitt, die unten diskutiert werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
  • Die hierin verwendete Terminologie ist ausschließlich zum Zwecke des Beschreibens bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und ist nicht dazu gedacht, zu beschränken. Wie hier verwendet sind die Singularformen „einer/eine/eines” und „der/die/das” so gedacht, dass sie auch die Pluralformen enthalten, es sei denn der Kontext zeigt eindeutig anderes an. Es wird weiter selbstverständlich sein, dass die Begriffe „umfasst”, „umfassend”, „enthält” und/oder „enthaltend”, wenn sie in diesen Unterlagen verwendet werden, das Vorhandensein der angegebenen Komponenten, Schritte, Operationen und/oder Elemente angeben, aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen einer oder mehrerer anderer Komponenten, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Gruppen davon auszuschließen.
  • Es sei denn es ist anders definiert, besitzen alle hier verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die gleiche Bedeutung wie üblicherweise von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Technik verstanden wird, auf das sich diese beispielhaften Ausführungsformen beziehen. Es wird weiter selbstverständlich sein, dass Begriffe, wie z. B. die in gewöhnlich verwendeten Wörterbüchern definierten, so ausgelegt werden sollen, dass sie eine Bedeutung haben, die konsistent mit ihrer Bedeutung in dem Kontext der relevanten Technik ist, und nicht in einer idealisierten oder überformalen Art und Weise interpretiert werden sollen, es sei denn es ist ausdrücklich hier so definiert.
  • Räumlich relative Begriffe, wie z. B. „unter”, „unterhalb”, „tiefer”, „über”, „oberer/obere/oberes” und dergleichen können hier verwendet werden zum Zwecke der Einfachheit der Beschreibung zum Beschreiben der Beziehung eines Elementes oder Merkmales mit einem anderen Element (anderen Elementen) oder einem anderen Merkmal (anderen Merkmalen) wie in den Figuren dargestellt ist. Es wird selbstverständlich sein, dass räumlich relative Begriffe dazu gedacht sind, verschiedene Orientierungen der Vorrichtung bei der Verwendung oder im Betrieb mit zu umfassen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung. Wenn z. B. die Vorrichtung in den Figuren umgedreht wird, würden dann „unter” oder „unterhalb” von anderen Elementen oder Merkmalen beschriebene Elemente „über” den anderen Elementen oder Merkmalen orientiert sein. Somit kann der beispielhafte Begriff „unter” sowohl eine Orientierung oberhalb als auch unterhalb umfassen. Die Vorrichtung kann anders orientiert sein (um 90° gedreht oder anders orientiert) und die räumlich relativen Beschreibungen, die hierin verwendet werden, können entsprechend ausgelegt werden.
  • 1 ist eine Ansicht, die schematisch eine Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform darstellt. Die in 1 gezeigte Halbleitervorrichtung 100 kann eine auf dem Siliziumsubstrat 110 angeordnete Nitridnukleationsschicht 120, eine auf der Nitridnukleationsschicht 120 angeordnete Übergitterschicht 130 und eine auf der Übergitterschicht 130 angeordnete auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 enthalten.
  • Das Siliziumsubstrat ist ein Silizium (Si) enthaltendes Substrat und kann einen großen Durchmesser besitzen. Zum Beispiel kann das Siliziumsubstrat 110 einen Durchmesser von mehr als oder von gleich 8 Zoll besitzen. Das Siliziumsubstrat 110 kann mit p-Typ- oder n-Typ-Fremdatomen dotiert sein. Die p-Typ-Fremdatome können zumindest eines enthalten, das aus der Gruppe bestehend aus Bor (B), Aluminium (Al), Magnesium (Mg), Kalzium (Ca), Zink (Zn), Kadmium (Cd), Quecksilber (Hg), und Gallium (Ga) ausgewählt ist, und die n-Typ-Fremdatome können zumindest eines enthalten, das aus der Gruppe bestehend aus Arsen (As) und Phosphor (P) ausgewählt ist. Wenn die p-Typ-Fremdatome als Dotierstoff mit hoher Konzentration eingebracht sind, kann ein Verbiegungsphänomen des Siliziumsubstrats verringert werden. Das Siliziumsubstrat 110 kann eine (111)-Oberfläche verwenden. Das Siliziumsubstrat 110 kann mit Peroxoschwefelsäure, Fluorwasserstoffsäure oder deionisiertem Wasser gereinigt werden. Verunreinigungen wie z. B. ein Metall und organische Stoffe sowie ein natürlicher Oxidfilm können von dem Siliziumsubstrat 110, das gereinigt wurde, entfernt sein, und eine Oberfläche des Siliziumsubstrats 110 kann durch Verwenden von Wasserstoff terminiert werden und kann geeignet werden für epitaxisches Wachstum. Das Siliziumsubstrat 110 kann während oder nach der Herstellung der Halbleitervorrichtung 100 entfernt werden.
  • Die Nitridnukleationsschicht 120 wird auf dem Siliziumsubstrat 110 angeordnet und mildert (oder alternativ verhindert) ein Rückschmelzphänomen, das verursacht wird, wenn das Siliziumsubstrat 110 und die Übergitterschicht 130 oder das Siliziumsubstrat 110 und die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 miteinander reagieren. Außerdem kann die Nitridnukleationsschicht 120 der Übergitterschicht 130 oder der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 ermöglichen, gut bedeckt zu werden. Ein Material der Nitridnukleationsschicht 120 kann Aluminiumnitrid (AlN) enthalten. Die Nitridnukleationsschicht 120 kann zusammen mit dem Siliziumsubstrat 110 während oder nach der Herstellung der Halbleitervorrichtung 100 entfernt werden.
  • 2 ist eine vergrößerte Ansicht der Übergitterschicht 130 aus 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
  • Bezugnehmend auf 2A wird die Übergitterschicht 130 gebildet durch wiederholtes Stapeln von zusammengesetzten Schichten 141, 142, 143 und 144, wobei jede zusammengesetzte Schicht eine Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten 1411 und 1413, 1421 und 1423, 1431 und 1433 bzw. 1441 und 1443 enthält. Die Nitridhalbleiterschichten 1411 bis 1443 können verschiedene Zusammensetzungen und verschiedene Gitterkonstanten besitzen. Durch wiederholtes Stapeln der Nitridhalbleiterschichten 1411 bis 1443 mit verschiedenen Gitterkonstanten kann die Übergitterschicht 130 eine neue Gitterkonstante besitzen, die verschieden von denjenigen der individuellen Schichten in den Nitridhalbleiterschichten 1411 bis 1443 ist. Dementsprechend kann jede der Nitridhalbleiterschichten 1411 bis 1443 eine geringere Dicke als oder gleich einer kritischen Dicke für pseudomorphes Wachstum besitzen. Die kritische Dicke für pseudomorphes Wachstum kann sich auf eine maximale Dicke eines unter einem Einfluss einer Gitterkonstante eines Substratmaterials gewachsenen dünnen Schicht beziehen bevor die dünne Schicht eine intrinsische Gitterkonstante annimmt während sie auf einem Substrat gewachsen wird.
  • Die zusammengesetzten Schichten 141 bis 144 bildenden Nitridhalbleiterschichten 1411 bis 1443 können zwei mehr oder Schichten sein. Jedoch enthält jede der zusammengesetzten Schichten 141 bis 144 der Einfachheit der Beschreibung halber zwei Nitridhalbleiterschichten.
  • Die Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten 1411 bis 1443 können erste Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 sowie zweite Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 wie in 2A gezeigt sein. Die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 können Alx1Iny1Ga1-x1-y1N enthalten. Die zweiten Schichten 1413, 1432, 1433 und 1443 sind jeweilig auf den ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 gestapelt und können Alx2Iny2Ga1-x2-y2N (0 < x1 ≤ 1, 0 ≤ x2 < 1, 0 ≤ y1 < 1 und 0 ≤ y2 < 1) enthalten. Die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 sowie die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 können verschiedene Zusammensetzungen, z. B. verschiedene Al-Anteile (d. h. x1 > x2) besitzen. Zum Beispiel können die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 AlN enthalten und können die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 Schichten sein, die Galliumnitrid (GaN) enthalten. Alternativ können die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 AlGaN enthalten, und können die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 GaN enthalten. In 2A sind die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 jeweils gestapelt auf den ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 als gestapelte Strukturen der zusammengesetzten Schichten 141, 142, 143 und 144, aber alternativ können die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 jeweils gestapelt sein auf den zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443.
  • Dicken der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 sowie der zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 können geringer oder gleich einer kritischen Dicke für pseudomorphes Wachstum sein. Die kritische Dicke für pseudomorphes Wachstum kann sich gemäß Materialien der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 sowie der zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 unterscheiden. Zum Beispiel, wenn die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 Alx1Iny1Ga1-x1-y1N enthält und die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 Alx2Iny2Ga1-x2-y2N enthalten (0 < x1 ≤ 1, 0 ≤ x2 <1, 0 ≤ y1 < 1, 0 ≤ y2 < 1 und x1 > x2), können die Dicken der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 sowie der zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 etwa mehrere
    Figure 00140001
    bis etwa mehrere nm sein, um geringer als oder gleich der kritischen Dicke für pseudomorphes Wachstum zu sein.
  • Zumindest eine der Mehrzahl der Nitridhalbleiterschichten 1411 bis 1443 kann eine unterschiedliche Dicke gemäß einer Position der Schicht innerhalb des Stapels besitzen. Wenn eine Dicke einer Schicht unterschiedlich ist gemäß einer Position innerhalb des Stapels, variiert ein Dickenverhältnis mit einer benachbarten Schicht. Wenn das Dickenverhältnis mit der benachbarten Schicht variiert, variiert auch eine Durchschnittsgitterkonstante mit der benachbarten Schicht. Von daher kann ein Verspannungseffekt in der Übergitterschicht 130 erzeugt werden durch Verwenden der Durchschnittsgitterkonstante.
  • Zum Beispiel können wie in 2A gezeigt die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 sowie die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 verschiedene Dicken gemäß ihrer Positionen innerhalb des Stapels besitzen. Wenn die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 sowie die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 verschiedene Dicken besitzen, können die Dickenverhältnisse der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 sowie der zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443, welche die zusammengesetzten Schichten 141 bis 144 bilden, verschieden sein gemäß den zusammengesetzten Schichten 141 bis 144. Zum Beispiel, wenn die Dicke der ersten Schicht 1441 der zuoberst angeordneten zusammengesetzten Schicht 144 gleich 1 nm ist und die Dicke der zweiten Schicht 1443 gleich 5 nm ist und die Dicke der ersten Schicht 1431 der unterhalb der zusammengesetzten Schicht 144 angeordneten zusammengesetzten Schicht 143 gleich 2 nm ist und die Dicke der zweiten Schicht 1433 gleich 4 nm ist, ist ein Dickenverhältnis der ersten und der zweiten Schicht 1441 und 1443 der zuoberst angeordneten zusammengesetzten Schicht 144 gleich 1:5 und ist ein Dickenverhältnis der ersten und der zweiten Schicht 1431 und 1433 der unterhalb der zusammengesetzten Schicht 144 angeordneten zusammengesetzten Schicht 143 gleich 2:4. Eine zwischen den zusammengesetzten Schichten 143 und 144 erzeugte Gitterkonstantendifferenz zwischen den zusammengesetzten Schichten 143 und 144, die auf einer Dickenverhältnisdifferenz zwischen den zusammengesetzten Schichten 143 und 144 beruht wird erzeugt, und ein Verspannungseffekt kann erzeugt werden zwischen den zusammengesetzten Schichten 143 und 144 durch Verwenden der Gitterkonstantendifferenz.
  • Wenn zumindest die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 oder die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 unterschiedliche Dicken gemäß der Stapelposition besitzen, können alle der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 und der zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 verschiedene Dicken gemäß der Stapelpositionen besitzen. Alternativ können nur die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 oder nur die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 verschiedene Dicken gemäß ihren Positionen innerhalb des Stapels besitzen.
  • Wenn alle der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 und der zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 verschiedene Dicken besitzen basierend auf ihren Positionen innerhalb des Stapels, können die Dicken der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 und der zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 von der Nitridnukleationsschicht 120 aus 1 zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 aus 1 hin zunehmen oder abnehmen. In anderen Worten kann eine Dickenänderung der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 und der zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 ein gestuftes oder kontinuierliches Gefälle besitzen.
  • Zum Beispiel können wie in 2A gezeigt die Dicken der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 hin abnehmen. Weiter können die Dicken der zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 hin zunehmen. In anderen Worten ist die Dicke der die Nitridnukleationsschicht 120 berührenden ersten Schicht 1411 unter den ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441, die voneinander beabstandet sind, am größten, und ist die Dicke der am nächsten zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 angeordneten ersten Schicht 1441 am geringsten. Somit nehmen die Dicken der ersten Schichten 1421 und 1431 zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 hin ab. Andererseits ist die Dicke der am nächsten zu der Nitridnukleationsschicht 120 angeordneten zweiten Schicht 1413 von den zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443, die voneinander beabstandet sind, am geringsten, und ist die Dicke der am nächsten zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 angeordneten zweiten Schicht 1443 am größten, da die Dicken der zweiten Schichten 1423 und 1433 zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 hin zunehmen. Da die Dicken zunehmen oder abnehmen, können die erste Schicht 1411, welche direkt die Nitridnukleationsschicht 120 berührt, und die zweite Schicht 1443, welche die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 berührt, die dicksten sein. In diesem Fall, da die erste Schicht 1411 und die zweite Schicht 1443, welche die dicksten sind, verglichen mit den ersten Schichten 1421, 1431 und 1441 sowie den zweiten Schichten 1413, 1423 und 1433 am nächsten zu den intrinsischen Gitterkonstanten sind, können die erste Schicht 1411 und die zweite Schicht 1443 eine größere Spannung auf die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 und die Nitridnukleationsschicht 120 ausüben.
  • Alternativ können wie in 2B gezeigt die Dicken der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 hin zunehmen, und können die Dicken der zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 hin abnehmen.
  • Wenn alternativ die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 sowie die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 verschiedene Dicken besitzen, besitzen die Dickenänderungen gemäß den Stapelpositionen möglicherweise keine einheitliche Ausrichtung, d. h. die Dicken können wie in 3 gezeigt zufällig sein. Hierbei besitzt eine zufällige Dickenänderung eine ungleichmäßige Ausrichtung und kann über eine gewollte (oder alternativ vorbestimmte) Tabelle von Zufallszahlen realisiert sein.
  • Alternativ können wie oben beschrieben einige der Nitridhalbleiterschichten 111 bis 143, z. B. nur die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 oder nur die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443, verschiedene Dicken besitzen. Wie in 4A gezeigt besitzen die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 gleiche Dicken, wobei die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 unterschiedliche Dicken basierend auf ihren Positionen in dem Stapel besitzen. Andererseits besitzen die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 wie in 4B gezeigt gleichbleibende Dicken, wohingegen die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 unterschiedliche Dicken basierend auf ihren Positionen in dem Stapel besitzen. Die Dicken der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 oder der zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 können zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 hin wie in 4A oder 4B gezeigt zunehmen oder abnehmen, aber können alternativ auch wie in 3 gezeigt zufällig verändert sein.
  • Zurück zu 2A kann die Übergitterschicht 130 weiter eine Spannungssteuerschicht 150 enthalten. Indem die Spannungssteuerschicht 150 enthalten ist kann auf die Nitridhalbleiterschichten 1413 und 1421 Druckspannung ausgeübt werden benachbart zu der Spannungssteuerschicht 150 innerhalb der Übergitterschicht 130, so dass die gesamte Übergitterschicht 130 die an die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 ausgeübte Druckspannung erhöht. Von daher kann gesagt werden, dass die Übergitterschicht 130 konfiguriert ist zum Ausüben von Druckspannung auf die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht zum Kompensieren von durch die thermische Expansion der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht erzeugte Zugspannung.
  • Die Spannungssteuerschicht 150 kann eine Dicke besitzen, welche die kritische Dicke für pseudomorphes Wachstum übertrifft. Dementsprechend kann die Spannungssteuerschicht 150 ein Material aufweisen, das eine intrinsische Gitterkonstante besitzt.
  • Die Spannungssteuerschicht 150 kann Alx3Iny3Ga1-x3-y3N enthalten (hierbei ist 0 < x3 ≤ 1 und 0 ≤ y3 < 1). Wenn z. B. die Spannungssteuerschicht 150 aus AlN ausgebildet ist, kann die Spannungssteuerschicht 150 eine Dicke besitzen, welche die kritische Dicke für pseudomorphes Wachstum um 3 nm übertrifft.
  • Die Spannungssteuerschicht 150 kann eine Dicke besitzen, die eine Rissbildungsstärke des für die Steuerschicht 150 verwendeten Materials nicht übertrifft. Wie oben beschrieben besitzt die Spannungssteuerschicht 150 die intrinsische Gitterkonstante durch Übertreffen der kritischen Dicke für pseudomorphes Wachstum und Ausüben der Druckspannung auf die zu oberst angeordnete erste Schicht 1421. Zu dieser Zeit erfährt die Spannungssteuerschicht 150 Zugspannung als Reaktion auf die Druckspannung. Wenn eine Dicke t5 der Spannungssteuerschicht erhöht wird, wird die auf die Spannungssteuerschicht 150 ausgeübte Zugspannung erhöht. Wenn die auf die Spannungssteuerschicht 150 ausgeübte Zugspannung stark erhöht wird, kann die Spannungssteuerschicht 150 reißen. Dementsprechend kann die Spannungssteuerschicht 150 eine Dicke besitzen, welche der durch die zu oberst angeordnete erste Schicht 1421 ausgeübten Zugspannung widersteht ohne zu reisen, d. h. eine Dicke, welche die Materialrissbildungsstärke nicht übertrifft. Wenn die Spannungssteuerschicht 150 aus AlN ausgebildet ist, ist die Dicke, welche die Materialrissbildungsstärke erfüllt, geringer als oder gleich etwa 20 nm. Wenn dementsprechend die Spannungssteuerschicht 150 aus AlN ausgebildet ist, kann die Dicke t5 der Spannungssteuerschicht 150 größer sein als etwa 3 nm und geringer als oder gleich etwa 20 nm sein, um so eine optimale Druckspannung an eine benachbarte Schicht bereitzustellen und nicht zu reißen.
  • Wenn die Spannungssteuerschicht 150 innerhalb der Übergitterschicht 130 angeordnet ist, kann die Spannungssteuerschicht 150 zwischen den zusammengesetzten Schichten 141 bis 144 wie in 2A und 2B gezeigt angeordnet sein.
  • Wenn die Spannungssteuerschicht 150 zwischen den zusammengesetzten Schichten 141 bis 144 angeordnet ist, kann die Spannungssteuerschicht die auf der Unterseite angeordnete zusammengesetzte Schicht 141 berühren und die auf der Oberseite angeordnete zusammengesetzte Schicht 142 berühren.
  • Hierbei können Dickenänderungen der ersten Schichten 1411 und 1421 sowie der zweiten Schichten 1413 und 1423 der zusammengesetzten Schichten 141 und 142, die auf der Unterseite und der Oberseite der Spannungssteuerschicht 150 angeordnet sind, eine Neigung besitzen. Zum Beispiel kann eine Dicke t11 der ersten Schicht 1411 der auf der Unterseite der Spannungssteuerschicht 150 angeordneten zusammengesetzten Schicht 141 größer sein als eine Dicke t21 der ersten Schicht 1421 der auf der Oberseite der Spannungssteuerschicht 150 angeordneten zusammengesetzten Schicht 142. Weiter kann eine Dicke t13 der zweiten Schicht 1413 der auf der Unterseite der Spannungssteuerschicht 150 angeordneten zusammengesetzten Schicht 141 geringer sein als eine Dicke t23 der zweiten Schicht 1423 der auf der Oberseite der Spannungssteuerschicht 150 angeordneten zusammengesetzten Schicht 142. Alternativ kann wie in 2B gezeigt die Dicke t11 der ersten Schicht 1411 der auf der Unterseite der Spannungssteuerschicht 150 angeordneten zusammengesetzten Schicht 141 geringer sein als die Dicke t21 der ersten Schicht 1421 der zusammengesetzten Schicht 142, die auf der Oberseite der Spannungssteuerschicht 150 angeordnet ist. Immer noch Bezug nehmend auf 2B kann die Dicke t13 der zweiten Schicht 1413 der auf der Unterseite der Spannungssteuerschicht 150 angeordneten zusammengesetzten Schicht 141 größer sein als die Dicke t23 der zweiten Schicht 1423 der auf der Oberseite der Spannungssteuerschicht 150 angeordneten zusammengesetzten Schicht 142.
  • Wenn alternativ die Spannungssteuerschicht 150 innerhalb der Übergitterschicht 130 angeordnet ist, kann die Spannungssteuerschicht 150 innerhalb einer der zusammengesetzten Schichten 141 bis 144, d. h. zwischen den Nitridhalbleiterschichten 1411 und 1413, angeordnet sein. Zum Beispiel kann wie in 5 gezeigt eine Spannungssteuerschicht 150' innerhalb der zusammengesetzten Schicht 142 angeordnet sein, d. h. zwischen der ersten und der zweiten Schicht 1421 und 1423 der zusammengesetzten Schicht 142.
  • Die Spannungssteuerschicht 150 ist in den obigen Figuren als eine von einer benachbarten Nitridhalbleiterschicht verschiedene Schicht dargestellt, aber alternativ kann sie integriert mit der benachbarten Nitridhalbleiterschicht ausgebildet sein. Zum Beispiel können in 2A die Spannungssteuerschicht 150 und die dazu benachbarte erste Schicht 1421 integriert ausgebildet sein. Außerdem ist die Anzahl der oben beschriebenen Spannungssteuerschichten 150 gleich eins. Jedoch sind die beispielhaften Ausführungsformen nicht darauf beschränkt. Obwohl nicht dargestellt kann eine Mehrzahl von Spannungssteuerschichten 150 jeweils zwischen oder innerhalb den zusammengesetzten Schichten 141 bis 144 angeordnet sein.
  • Zusammensetzungen der Nitridhalbleiterschichten 1411 bis 1443, welche die zusammengesetzten Schichten 141 bis 144 bilden, sowie der Spannungssteuerschicht 150 können variieren.
  • Zum Beispiel können Zusammensetzungen der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441, der zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 sowie der Spannungssteuerschicht 150 festgelegt sein. Zum Beispiel können wie in 6A gezeigt, wenn die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 Alx1Iny1Ga1-x1-y1N enthalten, die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 Alx2Iny2Ga1-x2-y2N enthalten und die Spannungssteuerschicht 150 Alx3Iny3Ga1-x3-y3N enthält, Werte von x1, x2, x3, y1, y2, und y3 festgelegt sein. In 6A ist ein Al-Anteil (x3) der Spannungssteuerschicht 150 höher als Al-Anteile (x1) der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441. Wenn jedoch die Spannungssteuerschicht 150 und die erste Schicht 1421 integriert ausgebildet sind, können die Al-Anteile gleich sein.
  • Altemativ kann zumindest eine der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441, der zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 sowie der Spannungssteuerschicht 150 eine wechselnde Zusammensetzung haben. Mit einer sich ändernden Zusammensetzung kann sich eine kritische Dicke einer entsprechenden Schicht für pseudomorphes Wachstum ändern. Dementsprechend kann sich eine über eine Dickenänderung realisierbare Gitterkonstante ändern, und somit können verschiedene Arten von Verspannung ausgeübt werden.
  • Wenn sich die Zusammensetzung in der Dickenrichtung ändert kann sich zumindest einer der Werte x1, x2 und x3 ändern, wenn die ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 Alx1Iny1Ga1-x1-y1N enthält, die zweiten Schichten 1413, 1423, 1433 und 1443 Alx2Iny2Ga1-x2-y2N enthalten und die Spannungssteuerschicht 150 Alx3Iny3Ga1-x3-y3N enthält. Zum Beispiel können sich wie in 6B gezeigt Al-Anteile (x1) der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 innerhalb jeder der ersten Schichten 1411, 1421, 1431 und 1441 ändern.
  • 7 ist eine Ansicht, die schematisch eine erste bis dritte Übergitterschicht 131 bis 133 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform darstellt. Bezugnehmend auf 7 kann die erste Übergitterschicht 131 auf der Nitridnukleationsschicht 120 ausgebildet sein, kann die zweite Übergitterschicht 132 auf der ersten Übergitterschicht 131 ausgebildet sein und kann die dritte Übergitterschicht 133 auf der zweiten Übergitterschicht 132 ausgebildet sein. Durchschnittliche Al-Anteile der ersten bis dritten Übergitterschichten 131 bis 133 nehmen von der Nitridnukleationsschicht 120 zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 hin ab. Zum Beispiel kann der durchschnittliche Al-Anteil der ersten Übergitterschicht 131 0,75 sein, kann der durchschnittliche Al-Anteil der zweiten Übergitterschicht 132 0,5 sein und kann der durchschnittliche Al-Anteil der dritten Übergitterschicht 0,25 sein. Von daher, da der durchschnittliche Al-Anteil der ersten Übergitterschicht 131, die auf der Nitridnukleationsschicht 120 ausgebildet ist, am höchsten ist, kann eine Gitterkonstante der ersten Übergitterschicht 131 am nächsten zu der Nitridnukleationsschicht 120 sein, und da der durchschnittliche Al-Anteil der dritten Übergitterschicht 133 benachbart zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 am geringsten ist, kann eine Gitterkonstante der dritten Übergitterschicht 133 am nächsten zu der der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 sein. Dementsprechend kann durch Verringern einer Gitterkonstantendifferenz bzgl. der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 die Versetzungsdichte, die aufgrund einer Gitterkonstantendifferenz erzeugt wird, verringert sein.
  • 8A bis 8C und 9A bis 9C sind vergrößerte Ansichten, die die erste bis dritte der Übergitterschichten 131 bis 133 aus 7 gemäß zumindest einer beispielhaften Ausführungsform darstellen.
  • Bezugnehmend auf die 8A bis 8C enthalten die erste bis dritte Übergitterschicht 131 bis 133 jede die zusammengesetzten Schichten 141 bis 144, 141' bis 144' und 141'' bis 144'' sowie die Spannungssteuerschicht 150, die zwischen den zusammengesetzten Schichten 141 bis 144, 141' bis 144' und 141'' bis 144'' angeordnet ist, wobei die zusammengesetzten Schichten 141 bis 144 erste Schichten 1411 bis 1441, 1411' bis 1441' und 1411'' bis 1441'' sowie zweite Schichten 1413 bis 1443, 1413' bis 1443' und 1413'' bis 1443'' enthalten, die eine Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten mit unterschiedlichen Dicken basierend auf ihren Positionen innerhalb der Übergitterschichten sind. Um die durchschnittlichen Al-Anteile der ersten bis dritten Übergitterschicht 131 bis 133 zu ändern kann eine Zusammensetzung und Dicke jeder Schicht berücksichtigt werden. Zum Beispiel, wenn erste Schichten 1411 bis 1441, 1411' bis 1441' und 1411'' bis 1441'' AlGaN enthalten, die zweiten Schichten 1413 bis 1443, 1413' bis 1443' und 1413'' bis 1443'' GaN enthalten und die Spannungssteuerschicht 150 AlN enthält, kann ein Dickenverhältnis der ersten Schichten 1411 bis 1441, welche die höchsten Al-Anteile besitzen, indem sie eine Mehrzahl von Schichten enthalten, welche die erste bis dritte Übergitterschicht 131 bis 133 besetzen, als ein wichtiger Faktor wirken. Dementsprechend kann das Dickenverhältnis der ersten Schichten 1411 bis 1441 in der gesamten Dicke der ersten Übergitterschicht 131, welche die Nitridnukleationsschicht 120 berührt (siehe 8A) größer sein als das Dickenverhältnis der ersten Schichten 1411' bis 1441' in der gesamten Dicke der zweiten Übergitterschicht 132, die auf der ersten Übergitterschicht 131 angeordnet ist (siehe 8B). Außerdem kann das Dickenverhältnis der ersten Schichten 1411'' bis 1441'' in der gesamten Dicke der dritten Übergitterschicht 133 angrenzend an die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 (siehe 8C) geringer sein als das Dickenverhältnis der ersten Schicht 1411' bis 1441' in der gesamten Dicke der zweiten Übergitterschicht 132, die unterhalb der dritten Übergitterschicht 133 angeordnet ist (siehe 8B). Von daher können die Dickenverhältnisse, die von den ersten Schichten 1411 bis 1441, 1411' bis 1441' und 1411'' bis 1441'' in der ersten bis dritten Übergitterschicht 131 bis 133 eingenommen werden, zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 hin abnehmen. Dementsprechend nimmt der durchschnittliche Al-Anteil der ersten bis dritten Übergitterschicht 131 bis 133 der Reihe nach ab, und somit kann die Gitterkonstantendifferenz zwischen der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 und der dritten Übergitterschicht 133 benachbart dazu verringert werden. In anderen Worten kann der durchschnittliche Al-Anteil der zweiten Übergitterschicht 132 geringer sein als der der ersten Übergitterschicht 131 und höher sein als der der dritten Übergitterschicht 133, und somit kann die Gitterkonstantendifferenz zwischen der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 und der dazu benachbarten dritten Übergitterschicht 133 verringert werden.
  • In jeder der ersten bis dritten Übergitterschicht 131 bis 133 aus den 9A bis 9C sind die zusammengesetzten Schichten 141 bis 144, 141' bis 144' und 141'' bis 144'', welche die ersten Schichten 1411 bis 1441, 1411' bis 1441' und 1411'' bis 1441'' sowie die zweiten Schichten 1413 bis 1443, 1413' bis 1443' und 1413'' bis 1443'' enthalten, welche Nitridhalbleiterschichten mit verschiedenen Dicken gemäß der Stapelposition sind, wiederholt aufeinander gestapelt. Dies ist gleich zumindest einer der obigen beispielhaften Ausführungsformen mit der Ausnahme, dass die erste bis dritte Übergitterschicht 131 bis 133 nicht die Spannungssteuerschicht 150 enthalten.
  • Um den durchschnittlichen Al-Anteil der ersten bis dritten Übergitterschicht 131 bis 133 zu ändern, kann eine Zusammensetzung und Dicke jeder Schicht berücksichtigt werden. Wenn z. B. die ersten Schichten 1411 bis 1441, 1411' bis 1441' und 1411'' bis 1441'' AlN enthalten und die zweiten Schichten 1413 bis 1443, 1413' bis 1443' und 1413'' bis 1443'' GaN enthalten, kann das Dickenverhältnis der ersten Schichten 1411 bis 1441, 1411' bis 1441' und 1411'' bis 1441'' Al enthalten, welche die erste bis dritte Übergitterschicht 131 bis 133 einnehmen, als ein wichtiger Faktor wie in 8 wirken. Dementsprechend kann das Dickenverhältnis der ersten Schichten 1411 bis 1441 in der gesamten Dicke der ersten Übergitterschicht 131, die auf der Nitridnukleationsschicht 120 ausgebildet ist (siehe 9A) größer sein als das Dickenverhältnis der ersten Schichten 1411' bis 1441' in der gesamten Dicke der darauf angeordneten zweiten Übergitterschicht 132 (siehe 9B). Außerdem kann das Dickenverhältnis der ersten Schichten 1411'' bis 1441'' in der gesamten Dicke der dritten Übergitterschicht 133 benachbart zu der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 (siehe 9C) geringer sein als das Dickenverhältnis der ersten Schichten 1411' bis 1441' in der gesamten Dicke der darunter angeordneten zweiten Übergitterschicht 132 (siehe 9B). Dementsprechend können die durchschnittlichen Al-Anteile der ersten bis dritten Übergitterschicht 131 bis 133 der Reihe nach abnehmen, und somit kann die Gitterkonstantendifferenz zwischen der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 und der dazu benachbarten dritten Übergitterschicht 133 verringert sein. In anderen Worten kann der durchschnittliche Al-Anteil der zweiten Übergitterschicht 132 geringer sein als der der ersten Übergitterschicht 133 und höher sein als der der dritten Übergitterschicht 133, und somit kann die Gitterkonstantendifferenz zwischen der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 und der dazu benachbarten dritten Übergitterschicht 133 verringert sein.
  • Die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 ist auf der Übergitterschicht 130 und der ersten bis dritten Übergitterschicht 131 bis 133, die oben beschrieben wurden, angeordnet. Die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 ist eine auf Galliumnitridbasierte Halbleiterschicht und schließt Galliumnitrid (GaN), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN), Indiumgalliumnitrid (InGaN), Aluminiumindiumgalliumnitrid (AlInGaN) oder eine Legierung eines Galliumnitrids mit ein.
  • 10 ist eine Ansicht, welche die auf eine Leuchtdiode angewendete Halbleitervorrichtung 100' gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform darstellt. Die Halbleitervorrichtung 100' aus 10 kann das Siliziumsubstrat 110, die auf dem Siliziumsubstrat 110 angeordnete Nitridnukleationsschicht 120, die auf der Nitridnukleationsschicht 120 angeordnete Übergitterschicht 130 und zumindest eine auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160, welche auf der Übergitterschicht 130 angeordnet ist, enthalten. Zum Beispiel können eine erste auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 161 und eine zweite auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 163 als die auf der Übergitterschicht 130 angeordnete zumindest eine auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 enthalten sein. Außerdem kann eine aktive Schicht 165 zwischen der ersten und der zweiten auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 161 und 163 angeordnet sein. Die erste auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 161 kann mit einem Dotierstoff eines ersten Typs, z. B. einem n-Typ-Dotierstoff dotiert sein. Die zweite auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 163 kann mit einem Dotierstoff eines zweiten Typs, z. B. einem p-Typ-Dotierstoff dotiert sein. Wenn Löcher und Elektronen in der aktiven Schicht 165 rekombinieren, kann eine Energie entsprechend einer Energiebandlücke der aktiven Schichten 165 als Licht emittiert werden. Die aktive Schicht 165 kann eine Mehrfachquantentopfschicht enthalten. Die erste und die zweite auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 161 und 163 können eine Einfachschicht- oder eine Mehrfachschicht-Struktur besitzen, wobei jede Nitridhalbleiterschicht selektiv dotiert oder undotiert sein kann.
  • Ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird nun mit Bezug auf die 1, 7 und 10 beschrieben werden.
  • Die Nitridnukleationsschicht 120, die Übergitterschicht 130 und die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 werden auf das Siliziumsubstrat 110 gestapelt. Das Siliziumsubstrat 110 enthält Si und kann einen großen Durchmesser besitzen. Zum Beispiel kann das Siliziumsubstrat 110 einen Durchmesser von 8 Zoll oder mehr besitzen.
  • Die Nitridnukleationsschicht 120 verhindert ein Rückschmelzphänomen, das erzeugt wird, wenn das Siliziumsubstrat 110 und die Übergitterschicht 130 oder das Siliziumsubstrat 110 und die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 miteinander reagieren. Außerdem kann die Nitridnukleationsschicht 120 der Übergitterschicht 130 oder der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160, die auf der Nitridnukleationsschicht 120 gewachsen werden soll, ermöglichen, zufriedenstellend bedeckt zu werden. Solch eine Nitridnukleationsschicht 120 kann aus AlN ausgebildet sein.
  • Die Übergitterschichten 130, 131, 132 und 133, die mit Bezug auf die 2 bis 6 und 8 bis 9 beschrieben wurden, können als die Übergitterschicht 130 verwendet werden, und somit werden Details davon hier nicht wiederholt werden.
  • Die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 ist eine Halbleiterschicht, die auf Galliumnitrid basiert, und kann Galliumnitrid (GaN), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN), Indiumgalliumnitrid (InGaN), Aluminiumindiumgalliumnitrid (AlInGaN) oder eine Legierung von GaN einschließen.
  • Wie in 11 gezeigt können das Siliziumsubstrat 110, die Nitridnukleationsschicht 120 und die Übergitterschichten 130, 131, 132 und 133 entfernt werden. Um das Siliziumsubstrat 110, die Nitridnukleationsschicht 120 und die Übergitterschichten 130, 131, 132 und 133 zu tragen, kann ein Trägersubstrat (nicht dargestellt) weiter auf der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 gestapelt sein. Das Siliziumsubstrat 110, die Nitridnukleationsschicht 120 und die Übergitterschichten 130, 131, 132 und 133 können entfernt werden, während die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 von dem Trägersubstrat getragen wird.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht 160 bis zu einer gewünschten Dicke wachsen durch Verringern der Zugspannung während des Wachsens der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht 160 auf dem Siliziumsubstrat 110. Außerdem ist es möglich, einen Wafer herzustellen mit einem großen Durchmesser durch Verwenden des Siliziumsubstrates 110. Die Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann nicht nur auf eine Leuchtdiode angewendet werden, sondern auch auf eine Schottky-Diode, eine Laserdiode, einen Feldeffekttransistor oder ein Leistungsbauelement.
  • Wie oben beschrieben kann gemäß einer Halbleitervorrichtung einer oder mehrerer beispielhafter Ausführungsformen Rissbildung unterdrückt werden während des Bildens einer auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht durch Anwenden von Druckspannung auf die auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht durch eine Übergitterschicht zum Kompensieren von Zugspannung, die erzeugt wird aufgrund einer Differenz des thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Dementsprechend kann eine Wachstumsdicke der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht erhöht werden.
  • Es sollte selbstverständlich sein, dass die beispielhaften Ausführungsformen, die hier beschrieben wurden, nur in einer beschreibenden Art und Weise berücksichtigt werden sollten und nicht zum Zwecke der Beschränkung. Beschreibungen von Merkmalen oder Aspekten innerhalb jeder beispielhaften Ausführungsform sollten typischerweise betrachtet werden als verfügbar für andere ähnliche Merkmale oder Aspekte in anderen beispielhaften Ausführungsformen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 1020120063404 [0001]

Claims (25)

  1. Halbleitervorrichtung mit: einem Siliziumsubstrat (110); einer auf dem Siliziumsubstrat (110) angeordneten Nitridnukleationsschicht (120); zumindest einer auf der Nitridnukleationsschicht (120) angeordneten Übergitterschicht (130; 131, 132, 133); und zumindest einer auf der Übergitterschicht (130; 131, 132, 133) angeordneten auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht (160), wobei die zumindest eine Übergitterschicht (130; 131, 132, 133) enthält: einen Stapel von zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144), wobei jede zusammengesetzte Schicht (141, 142, 143, 144) eine erste Schicht (1411, 1421, 1431, 1441) und eine zweite Schicht (1413, 1423, 1433, 1443) enthält, so dass jede der zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144) eine Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) mit verschiedenen Zusammensetzungen besitzt, wobei zumindest eine der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) eine verschiedene Dicke basierend auf einer Position der zumindest einen Nitridhalbleiterschicht (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) innerhalb des Stapels besitzt, und zumindest eine Spannungssteuerschicht (150) mit einer Dicke, die größer ist als eine kritische Dicke für pseudomorphes Wachstum, wobei die zumindest eine Spannungssteuerschicht (150) entweder zwischen der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) oder zwischen den zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144) angeordnet ist.
  2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Nitridnukleationsschicht (120) Aluminiumnitrid (AlN) aufweist.
  3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei jede der ersten Schichten (1411, 1421, 1431, 1441) Alx1Iny1Ga1-x1-y1N umfasst und jede der zweiten Schichten (1413, 1423, 1433, 1443) Alx2Iny2Ga1-x2-y2N umfasst und die erste und die zweite Schichte aufeinander gestapelt sind, wobei 0 < x1 ≤ 1, 0 ≤x2 < 1, x1 > x2, 0 ≤ y1 < 1 und 0 ≤ y2 < 1 ist.
  4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die zumindest eine Spannungssteuerschicht (150) Alx3Iny3Ga1-x3-y3N umfasst, wobei 0 < x3 ≤ 1 und 0 ≤ y3 < 1 ist.
  5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Spannungssteuerschicht (150) eine Dicke von mehr als 3 nm und weniger als oder gleich 20 nm besitzt, um somit eine Rissbildungsstärke nicht zu übertreffen.
  6. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei zumindest die ersten Schichten (1411, 1421, 1431, 1441) oder die zweiten Schichten (1413, 1423, 1433, 1443) innerhalb jeder der zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144) eine unterschiedliche Dicke basierend auf einer Position der ersten Schichten (1411, 1421, 1431, 1441) und der zweiten Schichten (1413, 1423, 1433, 1443) innerhalb des Stapels besitzen, und die Dicken zumindest der ersten Schichten (1411, 1421, 1431, 1441) oder der zweiten Schichten (1413, 1423, 1433, 1443) von der Nitridnukleationsschicht (120) hin zu der zumindest einen auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht (160) hin zunehmen oder abnehmen.
  7. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei zumindest die ersten Schichten (1411, 1421, 1431, 1441) oder die zweiten Schichten (1413, 1423, 1433, 1443) innerhalb jeder zusammengesetzten Schicht (141, 142, 143, 144) eine unterschiedliche Dicke besitzen, die innerhalb des Stapels zufällig variiert.
  8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zumindest eine Spannungssteuerschicht (150) zwischen der ersten Schicht (1411, 1421, 1431, 1441) und der zweiten Schicht (1413, 1423, 1433, 1443) ist.
  9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zumindest eine Spannungssteuerschicht (150) mit der ersten Schicht (1411, 1421, 1431, 1441) integriert ausgebildet ist.
  10. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei jede der ersten Schicht (1411, 1421, 1431, 1441) und der zweiten Schicht (1413, 1423, 1433, 1443) eine Dicke von etwa mehreren
    Figure 00300001
    bis etwa mehreren nm besitzt, und die zumindest eine Spannungssteuerschicht (150) eine Dicke von etwa mehreren nm bis etwa dutzenden von nm besitzt.
  11. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei zumindest einer der Werte x1, x2 und x3 sich ändert gemäß zumindest einer Dicke der ersten Schicht (1411, 1421, 1431, 1441), der zweiten Schicht (1413, 1423, 1433, 1443) oder der zumindest einen Spannungssteuerschicht (150).
  12. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zumindest eine Übergitterschicht aus eine Mehrzahl von Übergitterschichten (131, 132, 133) besteht und ein durchschnittlicher Aluminium (Al)-Anteil jeder der Mehrzahl von Übergitterschichten (131, 132, 133) von der Nitridnukleationsschicht (120) zu der zumindest einen auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht (160) hin abnimmt.
  13. Halbleitervorrichtung mit: einem Siliziumsubstrat (110); einer auf dem Siliziumsubstrat (110) angeordneten Nitridnukleationsschicht (120); einer Mehrzahl von auf der Nitridnukleationsschicht (120) angeordneten Übergitterschichten (131, 132, 133); und zumindest eine auf der Mehrzahl von Übergitterschichten ausgebildete auf Galliumnitrid basierende Halbleiterschicht (160), wobei jede der Mehrzahl von Übergitterschichten (131, 132, 133) enthält: einen Stapel von zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144), wobei jede zusammengesetzte Schicht (141, 142, 143, 144) eine erste Schicht (1411, 1421, 1431, 1441) und eine zweite Schicht (1413, 1423, 1433, 1443) enthält, so dass jede der zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144) eine Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) mit verschiedenen Zusammensetzungen besitzt, und wobei zumindest eine der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) eine unterschiedliche Dicke besitzt basierend auf einer Position der zumindest einen Nitridhalbleiterschicht innerhalb des Stapels, und wobei eine durchschnittliche Al-Zusammensetzung jeder der Mehrzahl von Übergitterschichten (131, 132, 133) von der Nitridnukleationsschicht (120) zu der zumindest einen auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht (160) hin abnimmt.
  14. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Nitridnukleationsschicht (120) AlN umfasst.
  15. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste Schicht (1411, 1421, 1431, 1441) Alx1Iny1Ga1-x1-y1N umfasst und die zweite Schicht (1413, 1423, 1433, 1443) Alx2Iny2Ga1-x2-y2N umfasst und die erste und die zweite Schicht aufeinander gestapelt sind, wobei 0 < x1 ≤ 1, 0 ≤ x2 < 1, x1 > x2, 0 ≤ y1 < 1 und 0 ≤ y2 < 1 ist.
  16. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei zumindest eine der ersten Schichten (1411, 1421, 1431, 1441) und der zweiten Schichten (1413, 1423, 1433, 1443) innerhalb jeder der zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144) eine unterschiedliche Dicke besitzt basierend auf einer Position der ersten Schichten (1411, 1421, 1431, 1441) und der zweiten Schichten (1413, 1423, 1433, 1443) innerhalb des Stapels, und wobei die Dicken zumindest der ersten Schichten oder der zweiten Schichten von der Nitridnukleationsschicht (120) hin zu der zumindest einen auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht (160) zunehmen oder abnehmen.
  17. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei zumindest eine der ersten Schichten (1411, 1421, 1431, 1441) und der zweiten Schichten (1413, 1423, 1433, 1443) innerhalb jeder zusammengesetzten Schicht (141, 142, 143, 144) eine unterschiedliche Dicke besitzt, die innerhalb des Stapels zufällig variiert.
  18. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei die erste Schicht (1411, 1421, 1431, 1441) und die zweite Schicht (1413, 1423, 1433, 1443) Dicken von etwa mehreren
    Figure 00330001
    bis etwa mehreren nm besitzen.
  19. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, wobei sich zumindest ein Wert von x1 und x2 zumindest gemäß einer Dicke der ersten Schicht (1411, 1421, 1431, 1441) oder der zweiten Schicht (1413, 1423, 1433, 1443) ändert.
  20. Übergitterschicht mit: einem Stapel von zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144), wobei jede zusammengesetzte Schicht (141, 142, 143, 144) enthält: eine Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) mit unterschiedlichen Zusammensetzungen, wobei zumindest eine der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) eine unterschiedliche Dicke besitzt basierend auf einer Position der zumindest einen Nitridhalbleiterschicht innerhalb des Stapels, und zumindest eine Spannungssteuerschicht (150), die eine Dicke größer als eine kritische Dicke für pseudomorphes Wachstum besitzt und die zwischen der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) oder zwischen den zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144) in dem Stapel angeordnet ist.
  21. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: Stapeln von einer Nitridnukleationsschicht (150) auf ein Siliziumsubstrat (110); Stapeln von zumindest einer Übergitterschicht (130; 131, 132, 133) auf der Nitridnukleationsschicht (120); und Stapeln von zumindest einer auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht (160) auf der zumindest einen Übergitterschicht (130; 131, 132, 133), wobei die Übergitterschicht (130; 131, 132, 133) enthält: einen Stapel von zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144), wobei jede zusammengesetzte Schicht (141, 142, 143, 144) eine erste Schicht (1411, 1421, 1431, 1441) und eine zweite Schicht (1413, 1423, 1433, 1443) enthält, so dass jede der zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144) eine Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) mit unterschiedlichen Zusammensetzungen besitzt, wobei zumindest eine der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) eine unterschiedliche Dicke basierend auf einer Position der zumindest einen Nitridhalbleiterschicht innerhalb des Stapels besitzt, und zumindest eine Spannungssteuerschicht (150) mit einer Dicke größer als eine kritische Dicke für pseudomorphes Wachstum, wobei die zumindest eine Spannungssteuerschicht (150) entweder zwischen einer der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) oder zwischen den zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144) angeordnet ist.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei die zumindest eine Spannungssteuerschicht eine (150) Dicke von mehr als 3 nm und weniger als oder gleich 20 nm besitzt, sodass sie eine Rissbildungsstärke nicht übertrifft.
  23. Verfahren nach Anspruch 21, weiter aufweisend ein Entfernen des Siliziumsubstrates (110), der Nitridnukleationsschicht (120) und der zumindest einen Übergitterschicht (130; 131, 132, 133) von der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht (160).
  24. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: Stapeln von einer Nitridnukleationsschicht (120) auf ein Siliziumsubstrat (110); Stapeln von einer Mehrzahl von Übergitterschichten (130; 131, 132, 133) auf die Nitridnukleationsschicht (120); und Stapeln von zumindest einer auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht (160) auf der Mehrzahl von Übergitterschichten (130; 131, 132, 133), wobei jede der Mehrzahl von Übergitterschichten (130; 131, 132, 133) enthält: einen Stapel von zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144), wobei jede zusammengesetzte Schicht (141, 142, 143, 144) eine erste Schicht (1411, 1421, 1431, 1441) und eine zweite Schicht (1413, 1423, 1433, 1443) enthält, so dass jede der zusammengesetzten Schichten (141, 142, 143, 144) eine Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) mit unterschiedlichen Zusammensetzungen besitzt, und wobei zumindest eine der Mehrzahl von Nitridhalbleiterschichten (1411, 1413, 1421, 1423, 1431, 1433, 1441, 1443) eine unterschiedliche Dicke basierend auf einer Position der zumindest einen Nitridhalbleiterschicht innerhalb des Stapels besitzt, und wobei ein durchschnittlicher Al-Anteil jeder der Mehrzahl von Übergitterschichten (130; 131, 132, 133) von der Nitridnukleationsschicht (120) hin zu der zumindest einen auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht (160) abnimmt.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, weiter aufweisend ein Entfernen des Siliziumsubstrats (110), der Nitridnukleationsschicht (120) und der Mehrzahl von Übergitterschichten (130; 131, 132, 133) von der auf Galliumnitrid basierenden Halbleiterschicht (160).
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