[發明專利]異質外延晶片和用于制造異質外延晶片的方法

有效

• 申請號: 201880057884.0
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN111052307B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: S·B·塔帕;M·福德爾韋斯特納爾
• 申請（專利權）人: 硅電子股份公司
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 過曉東

1.一種異質外延晶片，其按以下次序包括：

具有直徑和厚度的硅襯底；

AlN成核層；

第一應變構建層，其是具有第一平均Al含量z的Al_zGa_1-zN層，其中0＜z；

第一應變保留塊，其包括不少于5個且不超過50個單元的第一序列層，所述第一序列層包括AlN層和至少兩個AlGaN層，所述第一應變保留塊具有第二平均Al含量y，其中y＞z；

第二應變構建層，其是具有第三平均Al含量x的Al_xGa_1-xN層，其中0≤x＜y；

第二應變保留塊，其包括不少于5個且不超過50個單元的第二序列層，所述第二序列層包括AlN層和至少一個AlGaN層，所述第二應變保留塊具有第四平均Al含量w，其中x＜w＜y，和

GaN層，其中，在所述AlN成核層和所述GaN層之間的層形成AlGaN緩沖層。

2.根據權利要求1所述的異質外延晶片，其中所述AlGaN緩沖層具有不小于1.0μm且不超過5μm的厚度。

3.根據權利要求1或權利要求2所述的異質外延晶片，其中所述AlGaN緩沖層具有不小于30％的平均Al含量。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的異質外延晶片，其中所述AlGaN緩沖層進一步包括第三應變構建層，所述第三應變構建層是具有第五平均Al含量v的Al_vGa_1-vN層，其中0≤v＜w。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的異質外延晶片，其中所述AlGaN緩沖層進一步包括超晶格塊，所述超晶格塊具有第六平均Al含量u，其中u＞v且u＜w。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的異質外延晶片，其中所述襯底的直徑和厚度分別為150mm和不超過1000μm，或分別為200mm和不超過1200μm，或分別為300mm和不超過1500μm。

7.根據權利要求1至6中任一項所述的異質外延晶片，其中所述AlGaN緩沖層具有不小于2.5MV/cm的擊穿強度。

8.根據權利要求1至7中任一項所述的異質外延晶片，其中所述硅襯底是硅單晶晶片、SOI晶片或具有硅單晶頂層的層狀晶片。

9.一種用于制造異質外延晶片的方法，所述方法包括按以下次序的步驟：

提供具有直徑和厚度的硅襯底，和在所述硅襯底上沉積多個層，從而形成層狀襯底，包括：

在所述硅襯底上沉積AlN成核層；

在所述AlN成核層上沉積第一應變構建層，所述第一應變構建層是具有第一平均Al含量z的Al_zGa_1-zN層，其中0＜z；

在所述第一應變構建層上沉積第一應變保留塊，所述第一應變保留塊包括不少于5個且不超過50個單元的第一序列層，所述第一序列層包括AlN層和至少兩個AlGaN層，所述第一應變保留塊具有第二平均Al含量y，其中y＞z；

在所述第一應變保留塊上沉積第二應變構建層，所述第二應變構建層是具有第三平均Al含量x的Al_xGa_1-xN層，其中0≤x＜y；

在所述第二應變構建層上沉積第二應變保留塊，所述第二應變保留塊包括不少于5個且不超過50個單元的第二序列層，所述第二序列層包括AlN層和至少一個AlGaN層，所述第二應變保留塊具有第四平均Al含量w，其中x＜w＜y；以及

在所述第二應變保留塊上沉積GaN層。

10.根據權利要求9所述的方法，包括在所述層狀襯底的曲率是凹陷時的時間點進行沉積所述第一應變保留塊的步驟，和在所述層狀襯底的曲率是凸起時的時間點進行沉積所述第二應變保留塊的步驟。