[實用新型]半導體晶片

有效

• 申請號: 201822029819.7
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN208970547U
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 陳辰;宋杰;崔周源
• 申請（專利權）人: 西安賽富樂斯半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L33/16;H01L33/20;H01L33/00;H01S5/30;B82Y40/00
• 代理公司: 北京金訊知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11554
• 代理人: 黃劍飛

本公開涉及一種半導體晶片，其包括：含有半極性面的PSS襯底；第一GaN半導體層，外延生長在PSS襯底的半極性面上，并具有第一厚度第二GaN半導體層，外延生長在第一GaN半導體層表面上，具有第二厚度，其中所述第二GaN半導體層與第一GaN半導體層之間有阻斷第一GaN半導體層內的穿透位錯的氮化硅島體。

技術領域

本公開涉及一種半導體晶片，尤其涉及一種半導體半極性外延片及其制造方法。

背景技術

與硅一樣，III族氮化物材料可生長為高純度晶體材料。與硅不同，III族氮化物材料通常比硅生長更困難且昂貴，使得直徑大于幾英寸的III族氮化物材料的塊狀襯底目前不像塊狀硅襯底在商業上可行。因此，研究人員已經開發出(并持續開發)用于在硅或其他晶體襯底上外延生長集成電路等級的III族氮化物層的方法。一旦生長，則可使用平面微制造技術在III族氮化物外延層中制造集成器件。目前，氮化鎵(GaN)和其他III-V族氮化物材料被廣泛認為是用于制造集成器件的理想材料。這些材料通常具有比基于硅的半導體更寬的帶隙并且可用于制造在可見光譜的綠色和藍色區中發射輻射的電光器件(例如，LED和二極管激光器)。另外，由于其寬的帶隙，所以當III-V族氮化物材料用于制造集成晶體管時可表現出更高的擊穿電壓。因此，III-V族氮化物材料對于光電子和高功率電子應用可能是理想的。

最近幾年，美國的加州大學圣芭芭拉分校和日本的SONY、SUMITOMO等一些氮化鎵(GaN)的研究機構和公司成功地在一些特殊的GaN半極性晶面上制備了高功率、高效率的藍、綠光發光二極管和激光二極管等。這些GaN的特殊晶面(諸如(2021)、(3031)的晶面)在高效率、低效率衰退(efficiency droop)的發光二極管(LED)以及高功率長波長激光二極管(LD)上有著極大的潛力和優勢。由于III-V材料的高質量襯底(substrate)很難獲得，因此III-V材料通常異質外延地生長在不同材料的異質(foreign)襯底上。例如，GaN可以生長在藍寶石襯底上。不過，在異質襯底和III-V材料外延層之間會存在大量的晶格失配，這會導致形成穿透(threading)位錯。尤其在PSS襯底上生長的半極性GaN基片(template)、半極性GaN LED以及半極性激光器會存在穿透位錯(TD)。穿透位錯(TD)在生長的前部區域上顯示的更多，穿透位錯會惡化使用III-V材料制成的半導體器件的質量，是電流泄漏的源頭并且降低LED的性能。為此，人們期望獲得一種能夠降低外延生長層的穿透位錯的襯底晶片以及基于該襯底晶片外延生長形成的半導體器件。

發明內容

本公開旨在解決上述和/或其他技術問題并提供了一種半導體晶片，其包括：含有半極性面的PSS襯底；在PSS襯底的半極性面外延生長的具有第一厚度的第一GaN半導體層；在第一GaN半導體層表面上外延生長的第二厚度的第二GaN半導體層；其中所述第二GaN半導體層與第一GaN半導體層之間有阻斷第一GaN半導體層內的穿透位錯的氮化硅島體。

根據本公開的半導體晶片，其中，所述氮化硅島體的直徑為10納米或小于10納米。

根據本公開的半導體晶片，其中，PSS襯底的半極性面為(2021)、(2021)、(3031)以及(3031)之一。

根據本公開的半導體晶片，其中，第一GaN半導體層為無摻雜的GaN半導體層，而所述第二GaN半導體層為非摻雜型GaN半導體層、N型GaN半導體層或P型GaN半導體層。