用于生长半导体组件的方法以及半导体组件

用于生长半导体组件的方法以及半导体组件
1.本发明涉及一种用于生长半导体组件的方法以及一种借助于此类方法生长的半导体组件。
2.半导体组件典型地具有一个或多个半导体层，其中例如可以形成半导体构件例如晶体管、太阳能电池、发光二极管或二极管。此类半导体层例如可以由硅或由化合物半导体形成，其中对于许多构件而言特别高的晶体品质具有决定性的意义。由此可以改进半导体构件的功率并且可以减少生产时的残次品。例如可以将金属氮化物层如algainn用于制备构件，如发光二极管或功率晶体管。在已知的工作方式中，例如借助于金属有机气相外延生长(例如movpe＝金属有机气相外延生长或者mocvd＝金属有机化学气相沉积)来生长此类层。最近人们还考虑使用溅射方法来制备此类半导体层。然而已经显示出，在使用现有技术中已知的方法引导方式时对应制备的层具有较差的品质。
3.因此本发明的目的是提供一种用于生长半导体组件的方法，该方法与已知的方法相比以替代性方式或更佳地实施。例如该方法可以实现更高的晶体品质。另外，本发明的目的是提供一种借助于此类方法制备的半导体组件。
4.根据本发明，这通过根据相应的主权利要求的方法和半导体组件来实现。有利的设计例如可以从相应的从属权利要求书中得出。通过明确地引用说明书的内容来形成权利要求书的内容。
5.本发明涉及一种用于生长半导体组件的方法。该方法具有以下步骤：
[0006]-提供硅基片，
[0007]-借助于至少一个金属靶和第一等离子体通过等离子体辅助原子化在所述硅基片上生长第一金属氮化物层，所述第一等离子体通过送入至少包含氮气的第一气体供应物来产生，以及
[0008]-借助于至少一个金属靶和第二等离子体通过等离子体辅助原子化直接在所述第一金属氮化物层上生长第二金属氮化物层，所述第二等离子体通过送入至少包含氮气或氨气的第二气体供应物来产生，
[0009]-其中所述第二气体供应物具有比所述第一气体供应物更高的氢原子与氮原子之比。
[0010]
借助于此类方法可以实现特别高的晶体品质。这尤其表现在第二金属氮化物层的特别光滑的表面，该第二金属氮化物层典型地不直接用于形成构件，而是作为待继续生长在其上的一个或多个层的基础，该一个或多个层由于第二金属氮化物层的特别光滑的表面而可以以特别高的晶体品质来生长。
[0011]
硅基片例如可以为尤其可以具有经限定的表面取向的硅晶片，在该硅晶片上可以生长第一金属氮化物层。第一金属氮化物层在此可以直接在硅基片上生长或者可以在第一金属氮化物层之前再生长至少一个另外的层。在此，尤其可以涉及更下文中说明的金属层，由此可以在典型情况下再进一步改进晶体品质。因此本文中基本上将第一金属氮化物层在硅基片上的生长理解为直接以及间接的生长，其中间接生长是指首先生长至少一个另外的层、例如金属层然后在其上生长第一金属氮化物层。相对地，在直接生长时其间没有另外的
层。
[0012]
金属靶尤其可以是由待使用的金属或由多种待使用的金属形成的物体。在等离子体辅助原子化中典型地用粒子例如原子、离子、光子或电子射击金属靶，其中移除金属原子，然后金属原子典型地至少部分飞行直至硅基片或直至其应沉积的位置。为此，等离子体辅助原子化典型地在如下的气氛中进行，在该气氛中平均自由程至少大致和金属靶与硅基片之间的距离一样大，从而可以高效地进行等离子体辅助原子化。为此，等离子体辅助原子化典型地在真空条件或高真空条件下进行。尤其可以在真空室中进行。
[0013]
第一等离子体尤其可以邻近金属靶产生，或者还可以邻近多个金属靶产生。然而还可以在其他位置产生。例如可以在金属靶附近布置导电环或者其他导电元件并且将其接地或置于其他电位。然后在金属靶与导电元件之间可以施加电压，该电压导致气体放电。由此可以产生等离子体，其中典型地将送入的气体至少部分电离。
[0014]
等离子体辅助原子化尤其可以为溅射或溅射过程。在此，典型地通过离子轰击从金属靶上解离金属离子。尤其可以使用磁控管溅射。替代地或附加地例如可以使用电子轰击或激光轰击。除了溅射方法或溅射之外，例如还可以采用脉冲激光沉积或脉冲激光外延生长或其他用有反应活性的气氛来工作的金属原子化方法。
[0015]
气体供应物尤其理解为在某一处理步骤期间送入的气体的整体。这些气体例如可以分别分开地送入，或者可以完全或至少部分地汇总到包含多种气体的气流中。气体在此尤其理解为具有单一化学性质的气体，即例如氮气、氢气或氨气或稀有气体。尤其可以使用所送入气体的总计至少3pa和/或最多5pa、最多7pa或最多100pa或例如5pa的分压。
[0016]
在这两种气体供应物中尤其送入氮原子、尤其通过分子氮或氨。在第二气体供应物的情况下，附加地尤其送入氢原子、尤其作为分子氢或作为氨的组成部分，以便能够实现给定的至少大于零的氢原子与氮原子之比。
[0017]
刚刚针对第一等离子体已经进行说明的同样内容基本上适用于第二等离子体。第二气体供应物典型地不同于第一气体供应物，其中在第二气体供应物的情况下典型地存在更高的氢或氢原子比例。
[0018]
已经显示出，与第二金属氮化物层以其相对较高的氢比例直接生长相比，通过在生长第二金属氮化物层之前生长第一金属氮化物层(其中第一金属氮化物层以更低的氢比例生长)可以实现明显改进的晶体品质。
[0019]
在氢原子的情况下，为了得知比率，基本上关注的是原子，而无论它们是作为氢分子、作为其他分子尤其氨的组成部分或是以经电离形式送入的。最终相关的是有多少氢原子(不管何种形式)被引入到真空室中或实施该方法的其他容器中。同样的内容适用于氮原子，氮原子例如可以作为氮分子或者还可以作为氨或其他分子的组成部分或者可以以经电离形式送入。
[0020]
例如在生长第二金属氮化物层时(即在第二气体供应物中)氢原子与氮原子之比可以与生长第一金属氮化物层时(即在第一气体供应物中)相比正好或至少高出一半、为其两倍、三倍、四倍、五倍、十倍、二十倍、三十倍、五十倍或一百倍。还可以根据实施方案在生长第一金属氮化物层时省去使用氢气，从而在第一气体供应物中例如仅仅送入氮气。在此情况下，在第一气体供应物中氢原子与氮原子之比为零。然后在第二气体供应物中已经通过送入氢气实现了更高的比率，例如作为分子氢或作为氨或其他分子的组成部分。
[0021]
在生长第二金属氮化物层时氢原子与氮原子之比尤其可以为至少1、至少2、至少3或至少5。在从第一金属氮化物层过渡到第二金属氮化物层时提高比率尤其是处理参数的有意的变化并且因此要与意外的过程波动区分开。
[0022]
根据一个实施方案，该方法在生长第一金属氮化物层之前可以具有以下步骤：
[0023]-借助于至少一个金属靶通过等离子体辅助原子化直接在所述硅基片上生长金属层。
[0024]
然后典型地直接在该金属层上生长第一金属氮化物层。该金属层尤其可以在无反应活性的气氛中生长。
[0025]
通过此类工作方式可以再进一步改进晶体品质，如在实验中已经显示的。金属层由此直接地、即无中介地在硅基片上生长并且用作第一金属氮化物层的晶核层。由此可以实现第一金属氮化物层的更佳的晶体品质、即尤其更小的粗糙度，这进而可以实现在其上生长的第二金属氮化物层的更佳的晶体品质。一个层在另一个层上的直接生长尤其理解为，在这两个层之间不生长其他层，即这两个层直接彼此邻接。这尤其涉及有意地引起生长，其中造成可辨识的过渡区的实际的不可避免的化学反应被排除在外。
[0026]
该金属层尤其可以具有至少0.05nm或至少0.2nm的厚度。该金属层尤其可以具有最多0.4nm或最多1nm的厚度。这样的数值已经被证实为是有利的，其中还可以使用不同的厚度。该金属层尤其可以具有单分子层的厚度。这已经被证实为是有利的，因为这可以实现至少在相关区域中硅基片的完全覆盖并且在最小的层厚度下提供晶核层。
[0027]
该金属层尤其可以作为铝层或作为钛层生长。铝或钛已经被证实为对于典型的应用是有利的。然而，这两种金属的组合或者还有其他金属或金属组合的使用也是可能的。
[0028]
金属层的生长尤其可以在最多1s、最多2s、最多5s或最多10s的时间段中进行。由此可以实现典型地所希望的较小的层厚度。
[0029]
根据一个实施方案，第一气体供应物包含氮气和氢气。然后氢原子与氮原子之间的化学计量比为优选最多0.2、最多0.15或最多0.1。由此涉及较低的氢比例，这还造成了在等离子体中对应较低的氢比例。这种较低的氢比例尤其可以造成在平行于表面的方向上提高表面处的金属原子的迁移率，由此实现了更均匀的晶体生长。同时，所提及的氢原子与氮原子之间的比率仍足够小，以避免否则实际上会发生的有助于形成金属硅合金的情况。
[0030]
根据一个实施方案，第一气体供应物包含氮气但是不包含氢气。换言之，省去了送入氢气，这尤其不仅可以涉及分子氢而且还可以涉及作为其他分子的组成部分或呈电离形式的氢原子。在此类实施方案中第一气体供应物尤其可以仅仅包含氮气或者仅仅包含氮气和一种或多种稀有气体。由此，完全阻止了在其他情况下氢气实际上产生的作用，即有助于形成金属硅合金。
[0031]
根据一个实施方案，第二气体供应物包含氨气。这意味着使氮原子和氢原子在仅一个分子中同时流入，其中将氮用于第二金属氮化物层的生长已经被证实为有利的。
[0032]
根据一个实施方案，第二气体供应物包含氮气和氢气。由此可以实现自由设定氮原子与氢原子之间的比率。在此情况下，氢原子与氮原子之间的化学计量比可以尤其为至少0.2、至少0.5、至少1、至少2、至少3和/或最多3或最多4。在这个取值范围内已经显示出实现了良好的晶体品质。所提及的每一个下限值可以与所提及的每一个上限制组合成区间，该区间形成优选的范围。
[0033]
根据一个实施方案，第二气体供应物包含氮气、氨气和氢气。这可以实现除了氨气之外还附加地送入氮气和氢气。在此情况下，氢原子与氮原子之间的化学计量比可以尤其为至少0.2、至少0.5、至少1、至少2、至少3和/或最多3或最多4。所提及的每一个下限值可以与所提及的每一个上限制组合成区间，该区间形成优选的范围。
[0034]
根据一个实施方案提出，第一气体供应物不包含尤其除所给出的那种或那些之外的其他气体。由此第一气体供应物尤其可以仅仅包含氮气或仅仅包含氮气和氢气。根据一个实施方案提出，另外第一气体供应物仅仅包含一种或多种稀有气体。例如可以设置氩气、氖气或其他稀有气体或者稀有气体组合。这些稀有气体尤其可以形成第一等离子体的组成部分，使得等离子体辅助原子化更容易。
[0035]
根据一个实施方案提出，第二气体供应物不包含尤其除所给出的那种或那些之外的其他气体。第二气体供应物尤其可以仅仅包含氨气，仅仅包含氨气和氢气，仅仅包含氨气、氮气和氢气，或者仅仅包含氮气和氢气。根据一个实施方案提出，另外第二气体供应物仅仅包含一种或多种稀有气体。例如可以设置氩气、氖气或其他稀有气体或者稀有气体组合。这些稀有气体尤其可以形成第二等离子体的组成部分，使得等离子体辅助原子化更容易。
[0036]
在第二气体供应物的情况下，与所使用的气体无关，氢原子与氮原子之间的化学计量比可以尤其为至少0.2、至少0.5、至少1、至少2、至少3和/或最多3或最多4。所提及的每一个下限值可以与所提及的每一个上限制组合成区间，该区间形成优选的范围。
[0037]
第一金属氮化物层优选以至少3nm、至少5nm、至少10nm或至少20nm的厚度来生长。第一金属氮化物层优选以最多50nm、最多75nm、最多100nm、最多125nm或最多150nm的厚度来生长。这样的厚度已经被证实为对于典型的应用而言是有利的，因为它们可以在较短时间内生长并且提供良好的晶体品质。
[0038]
第二金属氮化物层优选以至少10nm、至少100nm或至少1μm的厚度来生长。第二金属氮化物层优选以最多100nm、最多1nm、最多1μm或最多2μm的厚度来生长。这样的厚度已经被证实为对于第二金属氮化物层而言是有利的，因为实现了特别光滑的表面并且即便如此仍然避免了层结构的过度增大。
[0039]
尤其可以直接在所述第二金属层上生长一个或多个另外的半导体层。在此例如可以为氮化镓层或氮化铝镓层。其他半导体层、尤其化合物半导体层也可以在其上生长。于是，这样的半导体层从在本发明方法的实施方案中可实现的第二金属氮化物层的特别光滑的表面受益。
[0040]
尤其可以将铝、钛、过渡金属、iii族元素或这些金属中两种或更多种的组合作为金属用于所述第一金属氮化物层。即尤其可以将仅仅一种金属、例如铝或钛用于第一金属氮化物层，或者还可以使用由两种或更多种金属形成的组合。
[0041]
尤其可以将铝、钛、过渡金属、iii族元素或这些金属中两种或更多种的组合作为金属用于所述第二金属氮化物层。即尤其可以将仅仅一种金属、例如铝或钛用于第二金属氮化物层，或者还可以使用由两种或更多种金属形成的组合。
[0042]
尤其可以以不含氧化物的方式和/或氢封端的方式提供该硅基片。由此实现了待生长的层、即尤其该金属层、第一金属氮化物层和/或第二金属氮化物层的特别高的品质。为了避免氧化物，例如可以进行退火。氢封端例如可以用在氢氟酸中的hf浸入(hf-dip)来
实现，由此同样可以阻止氧化。尤其可以将硅基片在真空中加热，确切地说尤其在含氢的等离子体下，从而维持氢封端。随后例如可以以第一金属氮化物层或金属层的生长来开始。
[0043]
硅基片尤其可以在生长期间被加热到至少500℃、至少700℃、至少800℃和/或最多1000℃的温度。这尤其可以在金属层、第一金属氮化物层和/或第二金属氮化物层生长过程期间进行。至少700℃或至少800℃的温度已经被证实为对于生长是有利的，因为提高了原子沿着表面的迁移率。超过1000℃的温度已经被证实为在典型情况下不是必需的，因为即便如此也实现了良好的晶体品质。由此可以有利地省去仍更高的温度，由此节省了能量并且减少了组分的污染。
[0044]
本发明还涉及一种借助于本发明方法制备的半导体组件。关于该方法可以参考本文中说明的所有实施方案和变体。该半导体组件尤其可以具有硅基片、第一金属氮化物层和第二金属氮化物层，其中该第一金属氮化物层被直接施加在该硅基片上并且该第二金属氮化物层被直接施加在该第一金属氮化物层上。根据另一个实施方案，该半导体组件可以具有硅基片、金属层、第一金属氮化物层和第二金属氮化物层。该金属层在此典型地被直接施加在该硅基片上。第一金属氮化物层典型地被直接施加在该金属层上。第二金属氮化物层典型地被直接施加在第一金属氮化物层上。在这样的半导体组件中可以如已经说明地通过本发明的制备方式实现特别高的晶体品质。尤其可以在第二金属氮化物层的反而自由的表面上实现特别小的粗糙度，该粗糙度对于生长另外的半导体层而言是有利的，然后在这些另外的半导体层中可以形成构件如功率晶体管、二极管、发光二极管或太阳能电池。
[0045]
典型地在所送入的溅射气体的几个帕斯卡的较低压力、例如最高1pa、2pa、5pa、10pa或30pa下通过等离子体放电进行等离子体辅助原子化或溅射过程。溅射气体优选是高纯度的，这在此例如可以涉及所说明的气体，即氮气、氢气、氨气和/或一种或多种稀有气体。典型地经由靶下方或邻近靶的磁体来引导等离子体，这还被称为磁控管溅射。等离子体辅助原子化尤其可以连续地或还可以脉冲式地进行，其中脉冲式双极等离子体辅助原子化在某些情况下提供了更佳的结果。于是，在足够高的基片温度下、大多数情况下低于金属有机气相外延生长中的典型温度下、也就是说例如最大1000℃并且通过所溅射的离子的能量输入典型地可以将光滑的单晶层沉积在晶态基片上。因此，作为基片材料，硅是尤其有意义的，因为硅可以成本低廉地以大直径获取。
[0046]
已经显示出，本发明的方法可以有利地以硅(111)取向或以硅(110)取向来进行。在此实现了特别好的结果。但是其他取向也是可能的。当使用硅(110)取向时，已经被证实为有利的是使用取向偏差至少3
°
的基片，以便避免由于单分子层阶梯(monolagenstufen)造成的扭转90
°
的晶体或反相畴。
[0047]
例如可以使用以下的方法：
[0048]
1.提供无氧化物的、晶态的硅基片，
[0049]
2.将硅基片加热到500℃至1200℃，
[0050]
3.在无反应活性的气氛中溅射或等离子体辅助原子化0.05至1nm的金属，
[0051]
4.用n2/h2(n2/h2》0.8)和稀有气体来溅射或等离子体辅助原子化5至100nm的金属氮化物，
[0052]
5.用稀有气体和氨气和/或氮-氢混合物溅射或等离子体辅助原子化金属氮化物，
[0053]
6.用外延生长方法来生长金属氮层或其他的层序列。
[0054]
在直接使用氨气或具有》20％氢比例的氮气-氢气混合物作为步骤4中的反应性溅射气体时无法形成定向良好的晶态金属氮化物。虽然例如在使用铝作为金属时这些层是c轴定向的(所谓的tiit)，但是在平面内是大幅度扭转的(所谓的扭曲)，这对非常高的刃形位错密度(stufenversetzungsdichte)有影响。这尤其可能是由于与这种气体一起在早期形成氮化硅层，该氮化硅层在早期阶段中干扰在平面中定向的生长。通过用氮气和稀有气体进行处理，大幅度抑制了这种氮化。在此，步骤3中初始沉积的金属保护表面免于氮化并且在从等离子体中提供氮气的情况下一般初始地导致主要形成金属氮化物而非sin。金属的沉积在此尤其应在高基片温度(理想地》700℃)下快速完成，尤其在使用铝的情况下，因为从577℃起可能产生铝和硅的合金，即铝从表面向硅中扩散。在缓慢的过程引导和非常高的温度下，在此一般而言尤其应较宽裕地选择标称的铝厚度或金属厚度，以便对抗这个扩散过程。
[0055]
金属层的理论上理想厚度例如为约单分子层，也就是说0.2nm至0.3nm，这也通过实验得到确认。在理想情况下直接在金属沉积之后在步骤5中进行用氮气的等离子体辅助原子化，以便将硅表面处的理想情况下高反应活性的金属(与氮的反应活性尽可能高于与硅的反应活性)氮化，随后是一个层，该层的厚度足以实现超过50％封闭的表面。在此尤其在具有高腔室基础压力的设施的情况下推荐快速的过程引导，因为金属沉积与氮化之间的较长暂停可能导致金属的不希望的氧化。然后典型地在步骤6中用含氢且含氮的气氛或等离子体放电进行生长。这例如可以借助于氨气或氮气-氢气混合物来进行。大多数情况下，在此还加入稀有气体例如氩气，以便设定v族元素的比例并由此设定生长行为。于是，更多的氮气一般而言导致更粗糙的生长，其中下限典型地由欠缺的化学计量比给出，该欠缺的化学计量比大多数情况下同样对表面的粗糙化有影响。在此还可能的是，除了氨气之外还要送入氢气，即设定》1/3的氮气-氢气比或者在使用氮气和氢气作为溅射气体时直接通过》1/3的n2/h2比来设定。已经显示出，尤其在某些情形下氨气提供比由氢气和氮气形成的混合物更佳的结果。根据现今的知识水平，氢气对命中且尚未被化学吸附的原子和分子的表面迁移率通常具有有利影响并且因此有助于形成光滑的层。相反，在向硅上进行初始的等离子体辅助原子化时氢比例典型地不应较高，因为那样很可能有助于硅的氮化或粗糙化超过形成si-h化合物。在此，典型地有利的是n2/h2比》0.8，或者更佳地》0.9，或者在第一纳米aln等离子体辅助原子化时完全省去氢气，直至已经形成更大的良好定向的晶体并且硅的表面大部分(也就是说理想情况下》90％)用aln覆盖。否则就存在形成严重取向偏差的晶体的风险，这些晶体不利地干扰稍后的生长和表面形貌。
[0056]
在这个层之后可以生长其他的(缓冲)层，例如在iii族氮化物外延生长的情况下，例如algan和gan，并且可以溅射或借助于movpe施加活性构件层。
[0057]
已经显示出，例如用蓝宝石作为基片直接在步骤3中用氨气或氮气-氢气混合物可以以良好的结果进行溅射。然而还已经显示出，在使用硅作为基片时这是不可能的，因为无法实现令人满意的结果。只有本发明的工作方式产生了对应地高价值的层。
[0058]
为了实现无氧化物的基片(步骤1)，一方面具有最终的hf步骤或经缓冲的hf(氟化铵-氢氟酸)步骤的制备方式或者在真空中(理想情况下用含氢气的等离子体)加热以进行表面清洁是有利的。只要在步骤1中尚未加热到用于步骤3的温度，就例如在步骤2的冷却或加热步骤中进行这种加热。
[0059]
该方法关于所实现的层品质是有利的，该层品质在对于200nm薄的aln层的ω半峰宽的x光衍射对于(0002)反射产生了《0.5
°
并且对于(1010)反射产生了明显低于1
°
，这在此种层厚度下即使在movpe中也是难以实现的数值。然后，其上(步骤6)沉积的层或层序列一般可以以进一步改进的层品质进行沉积，这对构件功率是有益的。
[0060]
本领域技术人员可以从下文中参考附图说明的实施例得知其他的特征和优点。在附图中：
[0061]
图1：示出半导体组件，
[0062]
图2：示出仅仅用氮气生长的金属氮化物层的afm图像，
[0063]
图3：示出仅仅用氨气生长的金属氮化物层的afm图像，并且
[0064]
图4：示出借助于本发明方法制备的半导体组件的表面的afm图像。
[0065]
图1示出根据本发明实施例的半导体组件1。在此，首先向硅基片5上生长金属层7，该金属层在当前情况下是铝层并且具有单分子层的厚度。向金属层7上生长第一金属氮化物层10，并且向这个第一金属氮化物层10上再次直接生长第二金属氮化物层20。在当前情况下，这两个金属氮化物层10、20为氮化铝层。
[0066]
要提及的是，即使在此提及铝作为特定的实施例，但是替代于此还可以使用其他金属，例如钛、过渡金属或iii族元素或还有两种或更多种此类金属的组合。
[0067]
现在示例性地给出如此生长的过程序列作为实施例。为此，首先在多步方法中借助于冷的稀的食人鱼溶液和hf清洁硅(111)基片5，由此将其理想地用氢封端。然后，转移到溅射室中并且在具有约5pa分压的氢气-氩气气氛下加热到800℃至850℃的温度，以便维持用氢进行表面封端。在此期间预溅射铝靶。在达到该温度时打开挡板并且使铝沉积若干秒，标称约0.2nm至0.4nm，由此产生金属层7。然后在理想情况下直接更换到氩气-氮气混合物以便进行溅射，溅射为等离子体辅助原子化的一种可能的实施方案，并且溅射约20nm至50nm的aln，由此产生第一金属氮化物层10。然后更换到氨气-氩气混合物并且再溅射150nm的aln，由此产生第二金属氮化物层20。
[0068]
典型地，通过在ar/n2混合物中溅射形成非常柱状的第一金属氮化物层10，并且由此与在ar/nh3混合物中生长的第二金属氮化物层20的界面15是相对粗糙的，这还可以在扫描力显微镜照片中辨认出来，在再下文中还将进行说明。虽然在ar/nh3混合物中直接向硅上生长aln层导致粗糙的层，如在再下文将参考图3详细阐释的，但是现在进而向第一金属氮化物层10上的生长是光滑的，从而显现出在原子层厚度的范围内具有非常小粗糙度的表面。这是通过aln的增强的侧向生长来促成，这还反映在第一金属氮化物层10中分立存在的严重取向偏差的晶体在侧向过度生长并且可以形成朝向表面变窄的空腔17，如在层横截面的例如透射电子显微镜照片中看到的。在向硅上直接生长时的粗糙度非常可能基于在层生长开始时硅的由氨气增强的氮化以及由此造成的较差取向的晶核。
[0069]
在用氩气-氮气混合物溅射期间，即在第一金属氮化物层10生长时，还可以加入例如小于10％或小于20％(相对于原子数量)的少量氢气，但是氢气的量优选应是中等的，使得它不会有助于形成sin。然而少量的混入可以改进aln的品质。
[0070]
这些层现在用作生长更厚的缓冲层(即试图实现的构件层序列的外延生长)的基础。aln在此用作gan中的ga之前保护硅以及在此出现的不希望的熔体反向蚀刻反应(melt-back-etching-reaktion)。
[0071]
在未示出的第二实施例中例如可以首先作为替代物类似于aln溅射tin，此时进而可以向在食盐相中存在的tin上生长处于纤锌矿相中的aln。替代地，还可以溅射具有不同组成、理想情况下处于纤锌矿相中的altin。使用ti(al)n或其他金属如hf(al)n的优点是更好的晶格匹配以及由此可实现的更高的层品质。元素al在括号中的写法表示仅任选地添加铝。替代地，还可以将其他金属如in以较小的量加入第一层中并且稍后还可以以更大的量加入ga或任何其他金属。缓冲层的目的例如是提供适合用于随后生长的氮化物层。在随后生长iii族氮化物的情况下该缓冲层优选为纤锌矿型层或其他的晶态变体，该晶态变体被定向为可以在其上以高品质生长纤锌矿型晶体。理想情况下，将具有比后续的层更小的晶格参数或原子间距的材料用于随后的iii族氮化物层的生长。这例如有助于消除该层在冷却时产生的对硅的拉伸张力，以便获得平坦的晶片或以便获得无裂缝的iii-n层。
[0072]
根据本发明的方法可以在第二金属氮化物层20上施加另外的层，该第二金属氮化物层还可以被称为金属-氮缓冲层并且例如可以由aln或tialn形成。于是，对于许多基于gan的构件例如首先施加具有增高的gan比例的algan缓冲层，以便改进这些层的张力管理，然后施加gan缓冲层。随后示例性地在led结构中典型地是n传导的gan层，n传导的具有大于20nm厚度和《5％的in含量的ingan层，然后是由约3nm的薄ingan的五倍序列(f
ü
nffachfolge)组成的活性层，随后是具有更小的、尤其明显更小的in含量并具有大于5nm厚度的gan阻挡层或ingan阻挡层。然后是约5nm至30nm厚的mg掺杂的algan注入阻挡层并且随后是mg掺杂的p-gan作为接触层。由此，借助于光刻、金属化和在某些情况下施加tco和绝缘层以及去除吸收性si基片，例如可以制备发光二极管(led)。在第二金属氮化物层20之上的iii族-n层在此可以借助于常见的方法如movpe或mbe来生长，但是还可以用溅射外延生长来进行生长。
[0073]
本发明的应用可以在晶体表征中例如在透射电子显微镜或扫描电子显微镜中得到验证。在此这还表现在，除了略微受干扰的金属氮化物-硅界面之外，金属氮化物层被在氮气和氨气下在大多数材料中表现不同的生长一分为二。一般而言可以识别出，用氮气比用氨气的生长更为柱状，由此还可以识别出粗糙的界面或可以解释为缺陷的结构以及相当光滑的上界面。
[0074]
与在tialn的情况下一样，基本上可以溅射所有三元、四元或其他材料组合。如果缓冲层的晶体取向以及晶格缺陷匹配适合的话，还可以在缓冲层上生长所有可能的材料，即不仅iii族氮化物层。然而对于硅上的初始金属层而言有利的是使用与氮气激烈反应并且另一方面不会快速地扩散到硅中的金属。除了溅射方法之外，还可以采用脉冲激光沉积或脉冲激光外延生长或其他用有反应活性的气氛来工作的金属原子化方法。
[0075]
图2示出仅用氮气作为处理气体生长的氮化铝层的表面的扫描力显微镜(afm＝原子力显微镜)的照片。在此展示了1μm x 1μm的局部。右侧示出了标尺，给出了以纳米计的高度。这还适用于下文中说明的图3和图4。
[0076]
如在图2中可以看出的，最高与最低位置之间的差距约为10nm，其中可以看到表面的所形成的颗粒。
[0077]
即这个表面例如是第一金属氮化物层10的表面，在再上文参考图1已经对其进行了阐释。
[0078]
图3示出仅仅用氨气作为处理气体生长的氮化铝层的扫描力显微镜的对应照片。
即，这实际上对应于如下情况：直接在金属层7上生长图1的第二金属氮化物层20，而没有预先生长第一金属氮化物层10。在此颗粒虽然较细，但是在此还是可以观察到最高与最低位置之间约10nm的差距。
[0079]
图4示出本发明的半导体组件1的表面的扫描力显微镜，即该半导体组件是根据本发明的方法生长的。这例如可以是图1的半导体组件1的向上指向的表面。在此显示出，不再能识别出清晰的颗粒并且最高与最低位置之间的差距仍仅为约1.2nm。
[0080]
因此，与其中仅仅用氨气或氮气作为处理气体生长层的替代实施方案相比，通过使用根据本发明实施方案的这两个金属氮化物层10、20可以实现垂直于表面的粗糙度减小到约10分之一。在图2和图3中获得了1.5nm的平均粗糙度(rms＝均方根)，而图4中仅获得了0.14nm的平均粗糙度。明显降低的粗糙度为生长其他的半导体层形成了实质性更好的基础，其品质由此可以得到显著改进。由此可以通过溅射方法实现与直接使用金属有机气相外延生长类似的或更好的品质。
[0081]
本发明方法的所提及的步骤可以以所给出的顺序实施。但是只要在技术上有意义，还可以以不同的顺序实施这些步骤。本发明的方法可以在其实施方案中、例如以步骤的某种组合以如下方式实施，使得不实施另外的步骤。但是，基本上还可以实施另外的步骤，即使没有提及这些另外的步骤。
[0082]
要说明的是，在权利要求书和说明书中可以组合地说明多个特征，例如以便更容易理解，但是这些特征也可以彼此分开地使用。本领域技术人员了解，此类特征还可以独立地与其他特征或特征组合进行组合。
[0083]
在从属权利要求中的引用可以标志相应特征的优选组合，但是并不排除另外的特征组合。
[0084]
附图标记清单：
[0085]
1:半导体组件
[0086]
5:硅基片
[0087]
7:金属层
[0088]
10:第一金属氮化物层
[0089]
15:界面
[0090]
17:空腔
[0091]
20:第二金属氮化物层