[發明專利]半導體器件及其制備方法

有效

• 申請號: 202010169961.0
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111463326B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 樊永輝;曾學忠;樊曉兵;許明偉
• 申請（專利權）人: 深圳市匯芯通信技術有限公司
• 主分類號: H01L33/06
• 分類號: H01L33/06;H01L33/00;H01L33/12;H01L33/32
• 代理公司: 深圳國新南方知識產權代理有限公司 44374
• 代理人: 周純

本發明涉及化合物半導體材料與器件領域，具體涉及一種半導體器件及其制備方法。所述半導體器件包括：襯底；形成于所述應力吸收層上的過渡層或緩沖層；形成于所述過渡層或所述緩沖層上的氮化鋁外延層。本發明提供的半導體器件，通過在襯底和氮化鋁外延層之間設置應力吸收層和過渡層，達到減少或消除由于材料晶格和熱膨脹系數不同引起的缺陷，包括位錯(Dislocation)及龜裂(Crack)，從而提高基于此材料結構的LED或半導體器件的性能、良率及可靠性。

技術領域

本發明涉及化合物半導體材料與器件領域，具體涉及一種半導體器件及其制備方法。

背景技術

化合物半導體材料近年來發展迅速，越來越廣泛地應用于照明、光通訊、功率半導體器件以及無線通訊領域。其主要的優點是較寬的禁帶。相較于硅的禁帶寬度1.14eV,常用的化合物半導體的禁帶寬度分別為:砷化鎵1.43eV, 磷化銦1.35eV，碳化硅3.25eV，氮化鎵3.44eV，氧化鎵4.8eV, 金剛石5.57eV, 氮化鋁6.2eV. 寬禁帶（禁帶寬度2.3eV）半導在研制高溫、高頻、高功率微波器件、抗輻射器件以及紫外探測器、短波發光二極管等方面具有廣闊的應用前景，是無線通信、國防、新能源、自動駕駛等領域急需的電子器件。以氮化鋁為襯底的深紫外器件在生物分子感應方面也具有重要應用，可以用于微型高效的生物病毒探測器和消毒器。在255-280nm波段，氮化鋁高頻器件可用于光刻；從紫外-400nm波段，氮化鋁器件可用于藍光-紫外固態激光二極管以及激光器等，也可應用于高密度存儲和衛星通訊系統等。氮化鋁材料在III-V族化合物半導體中具有最大禁帶寬度及直接帶隙，也具有優良的壓電性能，目前已廣泛用于表聲波（SAW）和體聲波（BAW）濾波器、高效率紫外光發射器。隨著氮化鋁材料生長及參雜等技術的進步，同時具有熱導率高、電阻率高、擊穿場強大、介電常數小等優異特性的氮化鋁材料將在高溫、高頻和大功率半導體器件領域得到應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種半導體器件及其制備方法，以解決現有技術中的上述問題。

本發明提供一種半導體器件，所述半導體器件包括：

襯底；

形成于所述應力吸收層上的過渡層或緩沖層；

形成于所述過渡層或所述緩沖層上的氮化鋁外延層。

優選地，所述過渡層包括沿厚度方向至少部分延伸的Al組分漸變層，所述Al組分漸變層從靠近所述襯底的一側到靠近所述氮化鋁外延層的一側Al組分逐漸增加，所述過渡層的厚度為0.3μm～3μm。

優選地，所述過渡層為超晶格結構，所述過渡層的厚度為0.01μm～20μm。

優選地，所述過渡層包括多級的Al_x1In_y1Ga_{（1-x1-y1）}N/Al_x2In_y2Ga_{（1-x2-y2）}N超晶格結構，其中，x1≠x2，y1≠y2；

或，所述過渡層包括多級的Al_x1Ga_（1-x1）N/Al_x2Ga_（1-x2）N超晶格結構；

或，所述過渡層包括多級的Al_x1In_（1-x1）N/Al_x2In_（1-x2）N超晶格結構。

優選地，所述半導體器件還包括形成于所述襯底上的應力吸收層，所述應力吸收層為Si_xN_y層或SiCN層，所述應力吸收層的厚度為1nm～20nm。

優選地，所述半導體器件還包括形成于所述應力吸收層和所述過渡層之間的成核層，所述成核層為低溫生長的三族氮化物或其多元合金材料，所述成核層的厚度為1nm～10nm。