[發明專利]通過退火及相關方法減少半導體層和半導體器件的缺陷

在審

• 申請號: 201911040783.5
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN111211053A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: A·薩利
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H01L21/324
• 分類號: H01L21/324;H01L29/78;H01L29/20
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張小穩

本發明題為“通過退火及相關方法減少半導體層和半導體器件的缺陷”。本發明涉及系統和方法。所公開實施方案的系統和方法包括減少半導體層中的缺陷。可以通過在襯底上形成半導體層、從半導體層的下側移除襯底的至少一部分以及對半導體層進行退火以減少該層中的缺陷來減少缺陷。退火包括在該層處聚焦能量。

背景技術

半導體器件通常使用幾種類型的材料在器件的電路中產生晶體管開關。一種常見的材料是硅，并且已經改進了用于半導體器件的晶圓的硅的純化的技術。可以在半導體器件中使用的另一種材料是氮化鎵(GaN)。GaN最典型地通過在襯底上外延生長GaN層來形成。例如，襯底可以是硅層。然而，生長GaN可能由于GaN和襯底(例如，硅襯底層)之間的不同材料特性而導致GaN中的缺陷。

附圖說明

圖1是具有GaN層的半導體晶圓的實施方案的橫截面示意性側視圖；

圖2是半導體晶圓的實施方案的橫截面示意性側視圖，示出了用于減少GaN層中的缺陷的退火過程；

圖3是半導體晶圓的實施方案的橫截面示意性側視圖，示出了GaN層中減少的缺陷；

圖4是半導體晶圓的實施方案的橫截面示意性側視圖，示出了GaN下方的填料；

圖5是半導體晶圓的實施方案的橫截面示意性側視圖，示出了分立半導體器件的隔離；

圖6是半導體器件的實施方案的橫截面示意性側視圖，示出了由背襯金屬支持的退火GaN層；

圖7是半導體器件的實施方案的橫截面示意性側視圖，示出了由背襯金屬和填料襯底支持的退火GaN層；

圖8是半導體器件的實施方案的橫截面示意性側視圖，示出了由背襯金屬支持的退火GaN層和背側源極；

圖9是半導體器件的實施方案的橫截面示意性側視圖，示出了由具有背側源極和填充的襯底的背襯金屬支持的退火GaN層；并且

圖10是半導體器件的實施方案的橫截面示意性側視圖，示出了由背襯金屬支持的退火GaN層和背側柵極電極。

具體實施方式

為減少半導體層中的缺陷而提出的解決方案包括在半導體層與襯底隔離之后，用聚焦能量對半導體層進行退火。這種方法通過增加半導體層傳播電信號和傳導電流的能力而尤其有益地提高了半導體層的擊穿電壓。

現在轉向附圖，圖1是晶圓100的實施方案的橫截面示意性側視圖。晶圓100包括襯底層102和外延半導體層104，諸如氮化鎵(GaN)。晶圓100可以是任何尺寸和配置，諸如在半導體制造中使用的6和8英寸直徑的晶圓。晶圓的厚度與直徑的比例不一定是圖1中的比例。例如，襯底102可以包括1至100微米厚的硅層。襯底102通過任何已知的方法形成，諸如純化硅錠并切片以產生形成襯底層102的晶圓。

在提供襯底層102之后，半導體層104可以外延生長在襯底102上。例如，材料能夠以每小時1微米的速度生長到0.1微米至20微米之間的總厚度。另選地，半導體層104可以通過其他方法添加到襯底102。半導體層104的厚度使得擊穿電壓能夠從薄層的幾伏到較厚層的幾千伏。在某些實施方案中，半導體層104的材料可以包含GaN，但是也可以包含在硅襯底上的鋁鎵氮化物、碳化硅、砷化鎵、金剛石、氧化鎵和類似組成，或者可以包含在鍺襯底或其他襯底材料上的這些或其他組成。半導體層104可以包括由不同材料制成的附加層，諸如氮化鋁(AlN)、氮化硅、氧化硅或它們的任何組合。