[實用新型]具改質(zhì)襯底的半導(dǎo)體外延器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201922062893.3
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN211062722U
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘瑞倫;吳俊鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 吳俊鵬;陳紀宇
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/161
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 董科

一種具改質(zhì)襯底的半導(dǎo)體外延器件，包含襯底、氧化層、碳化層及氮化鎵外延層，其中，氧化層為設(shè)置在襯底上、碳化層設(shè)置在氧化層上、氮化鎵外延層設(shè)置在碳化層上，據(jù)此具改質(zhì)襯底的半導(dǎo)體外延器件透過對成本低廉的襯底改質(zhì)，碳化層可提升氮化鎵外延層的晶格匹配性，明顯改善外延晶格表面的缺陷，以成長外延晶格質(zhì)量高且具有平整表面的氮化鎵外延層。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型關(guān)于一種半導(dǎo)體外延技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于具有改質(zhì)襯底的半導(dǎo)體外延器件。

背景技術(shù)

氮化鎵(GaN)材料在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用已愈來愈廣泛，目前已經(jīng)發(fā)展成為未來射頻以及高功率器件的潮流之一。因此氮化鎵的外延質(zhì)量要求愈來愈嚴格，在氮化鎵的外延技術(shù)上存在的缺陷在于，對于外延材料三五族元素在高五三比的條件下，會帶來較高的外延晶格質(zhì)量，但是所形成的氮化鎵的外延晶格表面非常粗糙；反之，若是在低五三比的條件下，雖然氮化鎵的外延晶格質(zhì)量較差，但是卻可以得到平整的氮化鎵的外延晶格表面。

目前的技術(shù)若要達到外延晶格表面的缺陷低且電子遷移率高(electronicmobility)的性能，則會選擇碳化硅(SiC)作為襯底，但碳化硅襯底價格高昂，所以產(chǎn)品市場仍以成本較低廉的硅襯底作為主流，但硅襯底與三五族元素之間的晶格批配性較差，于外延工藝時晶格表面容易產(chǎn)生缺陷，不易長出高質(zhì)量的氮化鎵外延器件。

實用新型內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中所披露的問題，本實用新型主要是利用成本低廉的硅襯底，將硅襯底的表面碳化以形成具改質(zhì)襯底的半導(dǎo)體外延器件，于改質(zhì)的襯底成長氮化鎵外延層可以實現(xiàn)外延晶格質(zhì)量高且外延晶格表面平整的優(yōu)點。

根據(jù)上述目的，本實用新型提供一種具改質(zhì)襯底的半導(dǎo)體外延器件，包含襯底、氧化層、碳化層及氮化鎵外延層，其中，襯底為硅、氧化層為硅氧化物設(shè)置在襯底上、碳化層為碳化硅設(shè)置在氧化層上、氮化鎵外延層設(shè)置在碳化層上。據(jù)此具改質(zhì)襯底的半導(dǎo)體外延器件透過對成本低廉的襯底改質(zhì)，碳化層可提升氮化鎵外延層的晶格匹配性，明顯改善外延晶格表面的缺陷，以成長外延晶格質(zhì)量高且具有平整表面的氮化鎵外延層。

附圖說明

圖1-圖3是根據(jù)本實用新型技術(shù)，表示形成具改質(zhì)襯底的半導(dǎo)體外延器件的步驟示意圖。

圖4是根據(jù)本實用新型技術(shù)，表示形成具改質(zhì)襯底的半導(dǎo)體外延器件的步驟流程圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術(shù)特征及優(yōu)點，能更為相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域人員所了解，并得以實施本實用新型，在此配合所附的圖式、具體闡明本實用新型的技術(shù)特征與實施方式，并列舉較佳實施例進一步說明。以下文中所對照的圖式，為表達與本實用新型特征有關(guān)的示意，并未亦不需要依據(jù)實際情形完整繪制。而關(guān)于本案實施方式的說明中涉及本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)內(nèi)容，亦不再加以陳述。

首先請參考圖1至圖3。圖1至圖3是表示形成具改質(zhì)襯底的半導(dǎo)體外延器件的步驟示意圖。在圖1中，先提供襯底10，在本實用新型中，為節(jié)省制造成本，襯底10較佳為硅(Si)襯底。接著，在襯底10上成長氧化層20，此氧化層20為硅的氧化物(SiO_x)，較優(yōu)選為二氧化硅(SiO₂)。在本實用新型中，氧化層20的厚度為100nm-2000nm。

接著，請參考圖2。于圖1所形成的結(jié)構(gòu)上成長碳化層30，以形成改質(zhì)襯底。在本實用新型中，為達到外延晶格表面的缺陷低且電子遷移率高(electronic mobility)的性能，碳化層30較佳為碳化硅。在本實用新型中，碳化層30的厚度范圍為50nm-2000nm。