[發(fā)明專利]一種硅襯底上外延含Ga氮化物薄膜的疊層掩模方法和外延生長方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910706402.6
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN112309841A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張曉蓉;鄭燁琳;馮筱;陳明蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 北京颶芯科技有限公司
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200
• 代理人: 邱曉鋒

1.一種硅襯底上外延含Ga氮化物薄膜的疊層掩模方法，其特征在于，包括以下步驟：將三維疊層掩模的底層窗口的寬度變窄，使得所述底層窗口露出的用于成核的硅襯底的橫向尺寸接近于含Ga氮化物最初形成的原子島的尺寸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述底層窗口的寬度為10～50nm。

3.一種三維疊層掩模襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括硅襯底，所述硅襯底上設(shè)有三維疊層掩模，所述三維疊層掩模的底層窗口的寬度，使得所述底層窗口露出的用于成核的硅襯底的橫向尺寸接近于含Ga氮化物最初形成的原子島的尺寸。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維疊層掩模襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述底層窗口的寬度為10～50nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的三維疊層掩模襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述三維疊層掩模包括底層掩模層、頂層掩模層；所述底層掩模層設(shè)有周期性分布的窗口，即所述底層窗口；所述頂層掩模層的窗口與所述底層掩模層的窗口的圖形相同，窗口的位置相互錯開；所述頂層掩模層通過介質(zhì)層與所述底層掩模層連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維疊層掩模襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述窗口的圖形在平面內(nèi)的對稱性與六方晶系III族氮化物材料的晶體對稱性一致或是其子集。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的3D疊層掩模襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述窗口的圖形是下列中的一種：條形、正三角形、正六邊形。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維疊層掩模襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，采用硅集成電路工藝的深紫外曝光技術(shù)或者極紫外曝光技術(shù)獲得10～50nm的窗口尺寸，或者通過電子束曝光的方式獲得10～50nm的窗口尺寸。

9.一種基于權(quán)利要求3所述三維疊層掩模襯底結(jié)構(gòu)的外延生長方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)在低溫成核階段，不生長AlN預(yù)制層，直接在三維疊層掩模的底層窗口露出的硅襯底表面形成含Ga氮化物材料的成核點，然后以成核點為中心形成原子島，在所述底層窗口寬度尺寸的限制下，所述原子島在溝道里有規(guī)則的分布；

2)升高溫度，在含Ga氮化物材料生長參數(shù)條件下進(jìn)行生長，隨著時間增加，生長出的含Ga氮化物材料鉆出溝道，露出頂層窗口并形成突出的形狀；

3)在鉆出溝道并在頂層掩模層的窗口外形成一定高度后，切換生長參數(shù)，采用側(cè)向外延技術(shù)進(jìn)行生長。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述側(cè)向外延技術(shù)為基于MOCVD的側(cè)向外延技術(shù)。