[發明專利]III族氮化物半導體結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201310738594.1
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103681795A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 程凱
• 申請（專利權）人: 蘇州晶湛半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/30
• 分類號: H01L29/30;H01L21/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

1.一種III族氮化物半導體結構，其特征在于，所述III族氮化物半導體結構包括：

襯底；

位于所述襯底上的成核層，所述成核層為氮化物，所述氮化物中存在位錯；

位于所述成核層上的掩膜層，所述掩膜層上至少有一個掩膜層窗口，所述掩膜層窗口貫穿整個掩膜層；

從所述掩膜層窗口向上延伸并穿過所述掩膜層側向延伸的過生長側向外延層，過生長側向外延層在高溫生長過程中受到下層結構施加的壓應力；

從掩膜窗口中生長的過生長側向外延層中的位錯在壓應力的作用下，方向發生改變，從而被掩膜層阻擋；

所述過生長側向外延層中的位錯密度小于掩膜層及掩膜層窗口下方的氮化物成核層中的位錯密度；

所述過生長側向外延層選自一種或多種III族氮化物，所述過生長側向外延層的各側向生長沿相互融合，過生長側向外延層為完整的平面結構。

2.根據權利要求1所述的III族氮化物半導體結構，其特征在于，所述III族氮化物半導體結構還包括：

位于所述成核層和掩膜層間的第一氮化物層，所述第一氮化物層受到所述成核層引入的壓應力。

3.根據權利要求2所述的III族氮化物半導體結構，其特征在于，所述III族氮化物半導體結構還包括：

位于所述成核層和第一氮化物層間用于引入壓應力的中間層，所述中間層為含鋁氮化物。

4.根據權利要求2所述的III族氮化物半導體結構，其特征在于，所述III族氮化物半導體結構還包括：

位于所述第一氮化物層上的用于引入壓應力的中間層，所述中間層為含鋁氮化物；

位于所述中間層上的第二氮化物層，所述第二氮化物層受到中間層引入的壓應力。

5.根據權利要求4所述的III族氮化物半導體結構，其特征在于，所述III族氮化物半導體結構還包括：

位于所述第一氮化物層和中間層間的插入層，所述插入層為氮化鋁插入層。

6.根據權利要求2、3、4、5中任一項所述的III族氮化物半導體結構，其特征在于，所述掩膜層選自氮化硅、氮氧硅或二氧化硅。

7.根據權利要求2、3、4、5中任一項所述的III族氮化物半導體結構，其特征在于，所述襯底選自藍寶石、碳化硅、硅、鈮酸鋰、砷化鎵或氧化鋅、以及在藍寶石、碳化硅、硅、鈮酸鋰、砷化鎵和氧化鋅上生長的氮化鎵模板。

8.根據權利要求3、4、5中任一項所述的III族氮化物半導體結構，其特征在于，在含鋁氮化物中間層和第一氮化物層之間還包括多層結構，所述多層結構為鋁鎵氮過渡層、或鋁氮/鎵氮超晶格、或鋁氮/鎵氮超晶格、或鋁鎵氮/鋁氮超晶格、或鋁鎵氮/鎵氮超晶格、或鋁鎵氮/鋁鎵氮超晶格。

9.一種如權利要求1所述的III族氮化物半導體結構的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、提供一襯底；

S2、在所述襯底上生長成核層，所述成核層為氮化物，所述氮化物中存在位錯；

S3、在所述成核層上沉積掩膜層；

S4、在所述掩膜層上通過光刻形成至少一個掩膜層窗口，所述掩膜層窗口貫穿整個掩膜層；

S5、在所述掩膜層窗口內生長過生長側向外延層，所述過生長側向外延層從掩膜層窗口向上延伸并穿過掩膜層側向延伸，所述過生長側向外延層在高溫生長過程中受到下層結構施加的壓應力，從掩膜窗口中生長的過生長側向外延層中的位錯在壓應力的作用下，方向發生改變，從而被掩膜層阻擋；所述過生長側向外延層中的位錯密度小于掩膜層及掩膜層窗口下方的氮化物成核層中的位錯密度，所述過生長側向外延層選自一種或多種III族氮化物，所述過生長側向外延層的各側向生長沿相互融合，過生長側向外延層為完整的平面結構。

10.根據權利要求9所述的III族氮化物半導體結構的制造方法，其特征在于，所述步驟S2和S3之間還包括：

在所述成核層上沉積第一氮化物層，所述第一氮化物層受到所述成核層引入的壓應力。

11.根據權利要求10所述的III族氮化物半導體結構的制造方法，其特征在于，“在所述成核層上沉積第一氮化物層”之前還包括：

在所述成核層上生長用于引入壓應力的中間層，所述中間層為含鋁氮化物。