[發明專利]半導體結構、自支撐氮化鎵層及其制備方法

在審

• 申請號: 202110048560.4
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112820632A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 羅曉菊;王穎慧;特洛伊·喬納森·貝克
• 申請（專利權）人: 鎵特半導體科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/78;H01L29/06;H01L29/20
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 楊明莉

1.一種半導體結構的制備方法，其特征在于，包括：

提供襯底；

于所述襯底上形成圖形化掩膜層，所述圖形化掩膜層內具有若干個開口；

采用氫化物氣相外延工藝于所述圖形化掩膜層的表面形成犧牲層；采用氫化物氣相外延工藝形成所述犧牲層包括：將形成有所述圖形化掩膜層的所述襯底置于氫化物氣相外延設備中；向所述氫化物氣相外延設備中通入包括氯化氫及氨氣的反應氣體，以形成所述犧牲層；其中，所述氯化氫的氣體流量恒定，所述氨氣的氣體流量在預設范圍內呈連續性變化；

于所述犧牲層上形成半絕緣摻雜厚膜氮化鎵層。

2.根據權利要求1所述的半導體結構的制備方法，其特征在于，形成所述犧牲層的過程包括至少一個生長周期，所述生長周期內，所述氨氣的氣體流量由第一氣體流量勻速下降至第二氣體流量后，再由所述第二氣體流量勻速上升至所述第一氣體流量。

3.根據權利要求1所述的半導體結構的制備方法，其特征在于，所述氨氣的氣體流量由第一氣體流量開始下降之前、由所述第一氣體流量勻速下降至第二氣體流量之后及由所述第二氣體流量勻速上升至所述第一氣體流量之后均還包括于預設時間內保持恒定的過程。

4.根據權利要求1所述的半導體結構的制備方法，其特征在于，形成所述犧牲層的過程包括至少一個生長周期，所述生長周期內，所述氨氣的氣體流量以余弦曲線的形式由第一氣體流量沿余弦曲線下降至第二氣體流量后，再由所述第二氣體流量上升至所述第一氣體流量。

5.根據權利要求2至4中任一項所述的半導體結構的制備方法，其特征在于，所述氨氣的氣體流量由第一氣體流量下降至第二氣體流量的時間為10s～30min，所述氨氣的氣體流量由所述第二氣體流量上升至所述第一氣體流量的時間為10s～30min。

6.根據權利要求2所述的半導體結構的制備方法，其特征在于，形成所述犧牲層的過程包括1～30個生長周期。

7.根據權利要求1所述的半導體結構的制備方法，其特征在于，形成所述犧牲層的過程中，所述反應氣體中的V/III比為20～100。

8.根據權利要求7所述的半導體結構的制備方法，其特征在于，形成所述犧牲層的過程中，所述氯化氫的氣體流量為5sccm～100sccm，所述氨氣的氣體流量為100sccm～4slm。

9.根據權利要求1所述的半導體結構的制備方法，其特征在于，形成所述犧牲層后且形成所述半絕緣摻雜厚膜氮化鎵層之前，還包括于所述犧牲層的上表面形成緩變層的步驟，所述半絕緣摻雜厚膜氮化鎵層形成于所述緩變層的上表面；于所述犧牲層的上表面形成所述緩變層包括：繼續向所述氫化物氣相外延設備中通入包括氯化氫及氨氣的反應氣體，以于所述犧牲層的上表面形成所述氮化鎵緩變層；形成所述緩變層的過程中，所述氯化氫的氣體流量自形成所述犧牲層所需的氣體流量連續性變化至形成所述半絕緣摻雜厚膜氮化鎵層所需的氣體流量。

10.根據權利要求9所述的半導體結構的制備方法，其特征在于，形成所述緩變層的過程中，所述氯化氫的氣體流量自形成所述犧牲層所需的氣體流量連續性變化至形成所述半絕緣摻雜厚膜氮化鎵層所需的氣體流量的過程中至少在一第一預設時間內保持恒定；所述氨氣的氣體流量至少在一第二預設時間內持續變化，所述第二預設時間為所述第一預設時間的一部分。

11.根據權利要求9所述的半導體結構的制備方法，其特征在于，所述緩變層為半絕緣摻雜緩變層；形成所述緩變層的過程中，繼續向所述氫化物氣相外延設備中通入包括氯化氫及氨氣的反應氣體的同時向所述氫化物氣相外延設備中通入半絕緣摻雜氣體。

12.根據權利要求11所述的半導體結構的制備方法，其特征在于，開始形成所述緩變層時即向所述氫化物氣相外延設備中通入所述半絕緣摻雜氣體或所述緩變層形成預設厚度后向所述氫化物氣相外延設備中通入所述半絕緣摻雜氣體。