[發明專利]具有AlzGa1?zN層的半導體晶片及其制造方法

有效

• 申請號: 201410087745.6
• 申請日: 2014-03-11
• 公開（公告）號: CN104051232B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: S·B·塔帕;T·施羅德;L·塔爾納夫斯卡
• 申請（專利權）人: 硅電子股份公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/316
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 李振東,過曉東

1.半導體晶片，其包括以下給定順序的層：

-主要由硅組成的、具有（111）表面取向的單晶基底晶片（1），

-具有（111）表面取向的單晶Sc₂O₃層（3），

-具有（111）表面取向的單晶ScN層（4），及

-具有（0001）表面取向的、其中0≤z≤1的單晶Al_zGa_1-zN層（6）。

2.根據權利要求1的半導體晶片，其額外地在基底晶片（1）與Sc₂O₃層（3）之間包括單晶的金屬氧化物層（2）。

3.根據權利要求2的半導體晶片，其中所述金屬氧化物層（2）具有立方Ia-3晶體結構和其中0≤w≤1的組成(Me1_wMe2_1-w)₂O₃，其中Me1是第一金屬，Me2是第二金屬，其中所述金屬氧化物層（2）位于基底晶片（1）與Sc₂O₃層（3）之間，其中Me1、Me2和w的選擇使得金屬氧化物層（2）的晶格常數等于或小于基底晶片（1）的晶格常數且等于或大于Sc₂O₃層（3）的晶格常數。

4.根據權利要求1至3之一的半導體晶片，其中所述Sc₂O₃層（3）的厚度為2至500nm。

5.根據權利要求1至4之一的半導體晶片，其中所述ScN層（4）的厚度為2至500nm。

6.根據權利要求1至5之一的半導體晶片，其額外地包括具有其中0≤x≤1且0<y<1的組成(Al_xGa_1-x)_ySc_1-yN的單晶的金屬氮化物層（5），所述金屬氮化物層（5）位于ScN層（4）與Al_zGa_1-zN層（6）之間。

7.根據權利要求1至6之一的半導體晶片，其中z=0。

8.用于制造根據權利要求1的半導體晶片的方法，其包括以下給定順序的步驟：

a）提供基底晶片（1），

c）外延沉積Sc₂O₃層（3），

d）產生ScN層（4），及

f）外延沉積Al_zGa_1-zN層（6）。

9.根據權利要求8的方法，其中在步驟a）之后且在步驟c）之前，在額外的步驟b）中外延沉積單晶的金屬氧化物層（2）。

10.根據權利要求8或9之一的方法，其中借助CVD、MBE、PLD或濺射技術實施步驟c）。

11.根據權利要求8至10之一的方法，其中在步驟d）中，Sc₂O₃層（3）的表面通過將該表面在200至1200℃的溫度下暴露于包含氮源的氣氛中而轉化成為ScN，從而產生ScN層（4）。

12.根據權利要求8至10之一的方法，其中在步驟d）中，通過在Sc₂O₃層（3）的表面上沉積Sc層，隨后將該Sc層的表面在200至1200℃的溫度下暴露于包含氮源的氣氛中，由此將該Sc層轉化成為ScN層（4），從而產生ScN層（4）。

13.根據權利要求8至10之一的方法，其中在步驟d）中，通過在Sc₂O₃層（3）的表面上外延沉積ScN層（4）而產生ScN層（4）。

14.根據權利要求8至13之一的方法，其中在步驟d）之后且在步驟f）之前，在額外的步驟e）中外延沉積具有其中0≤x≤1且0<y<1的組成(Al_xGa_1-x)_ySc_1-yN的單晶的金屬氮化物層（5）。

15.根據權利要求8至14之一的方法，其中借助MOCVD或MBE實施步驟f）。