[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: 202110049775.8
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112820635A
• 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: 史治法

本申請提供一種半導體結構的制備方法，包括：提供襯底；于襯底上形成銦層或含銦氧化物層；于銦層或含銦氧化物層上形成氮化鎵層。上述實施例中的半導體結構的制備方法中，通過先在襯底上形成銦層或含銦氧化物層，在后續在銦層或含銦氧化物層上形成氮化鎵層時，生長初期由于低溫和銦的遷移作用，可以使得初生長的氮化鎵層為疏松結構，在需要進行剝離時便于氮化鎵層與襯底的剝離；同時，上述實施例中的制備方法不需要使用工藝繁瑣的掩膜技術即可以實現氮化鎵層的剝離，使得工藝更加簡單。

技術領域

本申請屬于半導體技術領域，具體涉及一種半導體結構、自支撐氮化鎵層及其制備方法。

背景技術

氮化鎵作為典型的第三代半導體材料，具有直接帶隙寬、熱導率高等優異性能而受到廣泛關注。氮化鎵相較于第一代和第二代半導體材料除了具有更寬的禁帶(在室溫下其禁帶寬度為3.4eV)，可以發射波長較短的藍光，其還具有高擊穿電壓、高電子遷移率、化學性質穩定、耐高溫及耐腐蝕等特點。因此，氮化鎵非常適合用于制作抗輻射、高頻、大功率和高密度集成的電子器件以及藍、綠光和紫外光電子器件。目前，氮化鎵半導體材料的研究和應用已成為全球半導體研究的前沿和熱點。

然而，目前氮化鎵的單晶生長困難、價格昂貴，大規模和的同質外延的生長目前仍沒有可能。目前，氮化鎵的生長大多仍采用異質外延，所選用的異質襯底有硅襯底、碳化硅襯底和藍寶石襯底；在異質襯底上生長氮化鎵會帶來晶格失配和熱失配導致器件中存在殘余應力影響其性能。為了進一步提高器件性能，需要將氮化鎵從異質襯底上剝離以得到自支撐氮化鎵層。

目前所采用的剝離工藝主要有激光剝離、自剝離、機械剝離及化學腐蝕剝離等；然而，現有的激光剝離工藝、機械剝離工藝及化學腐蝕工藝均需在氮化鎵生長過程完成之后執行額外的剝離工藝，增加了工藝步驟及工藝復雜程度，從而增加了成本，同時，激光剝離工藝、機械剝離工藝及化學腐蝕剝離工藝對異質襯底均有苛刻的要求，普適性較差；現有的自剝離工藝雖然可以實現異質襯底與氮化鎵的自剝離，但剝離過程中會對氮化鎵的質量造成影響，成品率較低。

發明內容

基于此，有必要針對上述背景技術中的問題，提供一種能夠解決上述問題的半導體結構、自支撐氮化鎵層及其制備方法。

本申請的一方面提供一種半導體結構的制備方法，包括：

提供襯底；

于所述襯底上形成銦層或含銦氧化物層；

于所述銦層或所述含銦氧化物層的表面形成氮化鎵層。

上述實施例中的半導體結構的制備方法中，通過先在襯底上形成銦層或含銦氧化物層，在后續在銦層或含銦氧化物層上形成氮化鎵層時，生長初期由于低溫和銦的遷移作用，可以使得初生長的氮化鎵層為疏松結構，在需要進行剝離時便于氮化鎵層與襯底的剝離；同時，上述實施例中的制備方法不需要使用工藝繁瑣的掩膜技術即可以實現氮化鎵層的剝離，使得工藝更加簡單。

在其中一個實施例中，于所述襯底上形成銦層或含銦氧化物層包括：

將銦金屬或含銦氧化物加入溶劑內攪拌均勻，以得到混合溶液；

將所述襯底浸入所述混合溶液內保持預設時間后取出，干燥后即于所述襯底上形成所述銦層或所述含銦氧化物層。

在其中一個實施例中，所述含銦氧化物包括InO、In₂O或In₂O₃；所述含銦氧化物的粒徑為1nm～10000nm；所述溶劑包括水、醇或水與醇的混合液。

在其中一個實施例中，所述混合溶液中所述銦金屬或所述含銦氧化物的摩爾濃度為0.01mol/L～3mol/L。

在其中一個實施例中，將所述襯底浸入所述混合溶液內的所述預設時間為5s～10min。