[發(fā)明專利]具有氮化鋁成核層的基板及其制造方法

在審

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• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN112117324A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 謝偉杰;黃彥綸;劉嘉哲;李依晴
• 申請（專利權）人: 環(huán)球晶圓股份有限公司
• 主分類號: H01L29/20
• 分類號: H01L29/20;H01L29/205;H01L21/02
• 代理公司: 北京偉思知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11725
• 代理人: 聶寧樂;付艷紅

一種具有氮化鋁成核層的基板包括一硅基材及一氮化鋁成核層；所述氮化鋁成核層系設置于所述硅基材上；其中，所述氮化鋁成核層的厚度為20nm至200nm；所述氮化鋁成核層的表面粗糙度系小于或等于0.4nm；所述氮化鋁成核層的X光衍射搖擺曲線的波峰的半高寬(FWHM)系小于或等于4000角秒；所述氮化鋁成核層中無滑移線。其中，硅基材為含硅的基材，且其材質例如可為碳化硅(SiC)或硅(Si)。一種具有氮化鋁成核層的基板的制造方法亦在此揭露。由于基板的氮化鋁成核層無滑移線產(chǎn)生，因此后續(xù)形成的磊晶層可具有較好的質量。

技術領域

本發(fā)明系與具有成核層的基板有關；特別是指一種具有氮化鋁成核層的基板及其制造方法。

背景技術

現(xiàn)有的半導體元件大多是在基板上生長成核層，再在成核層上生長磊晶層，而后再在磊晶層上制作元件的結構。以現(xiàn)有技術來說，半導體元件大多是元件氮化鋁做為成核層的主要材料。然而，氮化鋁和硅基材之間仍然存在晶格不匹配和熱失配的情形，因此傳統(tǒng)的半導體基板中的氮化鋁成核層和硅基材之間容易產(chǎn)生滑移線、結晶質量不佳或表面粗糙度過高的問題，導致后續(xù)于氮化鋁成核層表面形成其他半導體材料的磊晶層常會有缺陷產(chǎn)生。

是以，傳統(tǒng)半導體基板仍然存在既有的技術問題，需要克服解決。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明之目的在于提供一種具有氮化鋁成核層的基板，其無滑移線，因此可顯著提升后續(xù)于氮化鋁成核層表面形成其他半導體材料的磊晶層的磊晶品質。

緣以達成上述目的，本發(fā)明提供的一種具有氮化鋁成核層的基板包括一硅基材及一氮化鋁成核層；所述氮化鋁成核層系設置于所述硅基材上；其中，所述氮化鋁成核層的厚度為20nm至200nm；所述氮化鋁成核層的表面粗糙度系小于或等于0.4nm；所述氮化鋁成核層的X光衍射搖擺曲線的波峰的半高寬(FWHM)系小于或等于4000角秒(arc sec)；所述氮化鋁成核層中無滑移線(slip line)。

本發(fā)明的另一目的在于提供的一種具有氮化鋁成核層的基板的制造方法，其包括：提供一反應環(huán)境；將一硅基材放置于所述反應環(huán)境中；以及在所述反應環(huán)境中提供一生長溫度及一生長壓力，以形成一氮化鋁成核層于所述硅基材上；其中，所述生長溫度為950℃至1000℃，所述生長壓力為80torr至90torr；當?shù)X成核層至一預定厚度時，所述反應氣體停止通入所述反應環(huán)境中；以10℃/min至20℃/min的降溫條件降溫至一預定溫度，以得到所述具有氮化鋁成核層的基板。

本發(fā)明的再一目的在于提供的一種具有氮化鋁成核層的基板的制造方法，其包括：提供一反應環(huán)境；將一硅基材放置于所述反應環(huán)境中；于所述反應環(huán)境中提供一生長溫度及一生長壓力；通入一第一反應氣體，以形成一氮化鋁成核層于所述硅基材上；其中，所述生長溫度為950℃至1000℃，所述生長壓力為80torr至90torr；當所述氮化鋁成核層成長至一第一預定厚度時，所述第一反應氣體停止通入所述反應環(huán)境中；在所述反應環(huán)境中提供一第一溫度，且通入一第二反應氣體以形成一氮化鎵磊晶層于所述氮化鋁成核層上，所述第一溫度為600℃至1200℃；其中，當所述氮化鎵磊晶層成長至一第二預定厚度時，所述第二反應氣體停止通入所述反應環(huán)境中；以10℃/min至20℃/min的降溫條件降溫至一預定溫度，以得到所述具有氮化鋁成核層的基板。

本發(fā)明之效果在于，基板的氮化鋁成核層不具有滑移線，因此后續(xù)在氮化鋁成核層表面形成其他半導體材料(如氮化鎵)的磊晶層時，可顯著提升磊晶層的磊晶質量，進而提升半導體元件的效能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實施例的具有氮化鋁成核層的基板的側視圖；

圖2為本發(fā)明第一實施例的具有氮化鋁成核層的基板位于反應環(huán)境的示意圖，其中基板系設置于一可旋轉的載臺上；

圖3為本發(fā)明第一實施例的具有氮化鋁成核層的基板的制造方法流程圖；