本发明专利技术生产包括在支持基片上的应变ＩＩＩ族氮化物材料晶种层的复合基片。所述复合基片的生产方法包括发展在所述ＩＩＩ族氮化物材料中的所需晶格应变，以产生与将在所述复合基片上形成的装置结构体的晶格参数基本上匹配的晶格参数。可以形成具有Ｇａ极性或Ｎ极性的所述ＩＩＩ族氮化物材料。可以通过在所述ＩＩＩ族氮化物材料和生长基片之间形成缓冲层、在所述ＩＩＩ族氮化物材料中注入掺杂物或引入杂质以修改其晶格参数，或在具有不同热膨胀系数（ＣＴＥ）的生长基片上形成具有热膨胀系数（ＣＴＥ）的ＩＩＩ族氮化物材料，而发展所需晶格应变。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及用于半导体结构体或装置的制造中的改造基片(engineered substrate)的制造、半导体结构体或装置的制造中形成的中间结构体以及使用改造基片的半导体结构体或装置。
技术介绍
使用包括一层或多层半导体材料的基片来形成各种半导体结构体和装置，包括例如，集成电路(IC)装置(如逻辑处理器和存储装置)、辐射发射装置(如发光二极管(LED)、 共振腔发光二极管(RCLED)和垂直腔表面发射激光器(VCSEL))和辐射传感装置(如光学传感器)。常规上以逐层方式(即光刻印刷)在半导体基片的表面上和/或在半导体基片的表面中形成所述半导体装置。历史上，大多数用于半导体装置制造工业的所述半导体基片包含硅材料的薄盘片 (discs)或“晶片”。所述硅材料的晶片通过以下过程制造首先形成较大的通常为圆柱形的硅单晶锭，随后垂直于单晶锭的纵轴方向切割单晶锭以形成多个硅晶片。所述硅晶片具有可达约30厘米(30cm)以上(约12英寸(12in)以上)的直径。虽然硅晶片通常具有的厚度为数百微米(例如约700微米)，实际上仅使用了位于硅晶片的主要表面上的非常薄的半导体材料的层(例如，小于约300纳米(300nm))，以在硅晶片上形成有源装置。已经发现，通过使位于半导体基片上的实际上用于形成半导体装置的半导体材料的部分与所述基片的其余大部分半导体(bulk semiconductor)材料电绝缘，可以改善半导体装置的速度和功率效率。结果，已经开发出所谓的“改造基片”，该改造基片包括设置在介电材料(例如二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)或氧化铝(Al2O3))层上的相对较薄的半导体材料层(例如，该层具有的厚度小于约300纳米(300nm))。可选的是，介电材料层可以相对较薄(例如，薄至不能由常规半导体装置制造设备操作)，并且所述半导体材料和介电材料层可以设置在相对较大的主体或基础基片上，以便于通过制造设备操作整个改造基片。结果，本领域经常将基础基片称为“操作(handle或handling)”基片。基础基片还可以包含除了硅之外的半导体材料。本领域已知各种改造基片，并且其可以包含诸如硅(Si)、锗(Ge)、III-V型半导体材料和II-VI型半导体材料等半导体材料。例如，改造基片可以包括在诸如氧化铝(Al2O3)(也可称之为“蓝宝石”)等基础基片的表面上形成的III-V型半导体材料的外延层。使用所述改造基片，在III-V型半导体材料的外延层之上可以形成另外的材料层并对其加工(例如图案化)，从而在改造基片上形成一个或多个装置。出于多种理由，在半导体层中(例如在III族氮化物材料中)的应变是不期望的。 应变层通常引起缺陷/位错的密度增加，并且甚至可以引起膜中的裂纹形成。例如，应变效应对于高铟含量InGaN发光装置是主要的损害原因，因为所述装置所需的增加的铟百分比引入了升高的应变水平。这些层能够仅以极其小的厚度和低的铟含量生长，以防止相分离材料的发生以及所引起的铟在整个所述层中的不均勻分布，这对于达到材料目标而言是一种不切实际的方法。引入应变的一种方式是通过加工期间半导体层可能经历的温度变化。当在较高的温度下在非均勻基片或复合结构体上形成(例如外延生长)半导体材料的层时，随着所获得的结构体冷却至室温，由于各相邻材料展示的热膨胀系数(CTE)的任何差异，在半导体材料层的晶体晶格中引发晶格应变。如果下层的材料展示的热膨胀系数高于半导体材料展示的热膨胀系数，当使所获得的结构体冷却时半导体材料可处于压缩应变的状态。相反，如果下层的材料展示的热膨胀系数低于半导体材料展示的热膨胀系数，当使所获得的结构体冷却时半导体材料可处于拉伸应变的状态。存在许多其中所述晶格应变对可以制造的装置造成限制的半导体装置和方法。将松弛(即未应变)的GaN作为hGaN/AWaN膜生长晶种的应用受限于极其小的厚度和低的铟/铝含量，而所述极其小的厚度和低的铟/铝含量在InGaN的情况下防止相分离材料的发生以及所引起的铟在整个所述层中的不均勻分布，或在AKiaN的情况下防止可能的膜的裂纹。举例而言，铟含量大于7%的膜难以长厚(即> 500nm)，因为膜可能发生相分离，并因此被晶格失配引发的应变效应而劣化。综上所述，需要可提供适当的晶格参数从而减少或取消与基片上生长或设置的外延膜的晶格失配的基片技术。
技术实现思路
本专利技术的实施方式涉及生产一种复合基片，所述复合基片包含在支持基片上的应变III族氮化物材料晶种层(晶种层例如GaN层等)，例如蓝宝石上GaN(GANC)Q或绝缘体上GaN(GANOI)等，其晶格参数与要在复合基片上形成的装置结构体(例如InGaN类发光体)基本上匹配。在一些实施方式中，半导体基片的制造方法包括通过在具有所需晶格应变的第一基片上形成III族氮化物材料和在所述III族氮化物材料的第一表面上形成Ga-面以及在所述III族氮化物材料的第二表面上形成N-面，从而形成应变供体结构体。选择附着表面，其中所述附着表面是用于形成N-极复合基片的第一表面或用于形成Ga-极复合基片的第二表面。在应变供体结构体中于预定深度处形成弱化区，以在所述附着表面和所述弱化区之间限定应变晶种层和在所述弱化区和与附着表面相对的表面之间限定残余应变供体结构体。所述方法还包括将支持基片结合至III族氮化物材料的附着表面，和在弱化区处将残余应变供体结构体与应变晶种层分离，以形成包含支持基片和应变晶种层的应变复合基片。在其它实施方式中，半导体基片的制造方法包括通过在具有所需晶格应变的生长基片上形成III族氮化物材料和在所述III族氮化物材料的第一表面上形成Ga-面，从而形成应变供体结构体。在应变供体结构体中于预定深度处形成弱化区，以在所述第一表面和所述弱化区之间限定应变晶种层和在所述弱化区和所述生长基片之间限定残余应变供体结构体。所述方法还包括将支持基片结合至III族氮化物材料的第一表面，和在弱化区处将应变供体结构体与应变晶种层分离，以形成包含支持基片和应变晶种层的应变复合基片。在另外的实施方式中，半导体基片的制造方法包括形成应变供体结构体。所述供体结构体通过以下过程形成在具有所需晶格应变的生长基片上形成III族氮化物材料和在所述III族氮化物材料的第一表面上形成Ga-面，将载体基片(carrier substrate)结合至所述第一表面，并且除去所述生长基片以暴露具有N-面的III族氮化物材料的第二表面。所述方法还包括在所述应变供体结构体中于预定深度处形成弱化区，以在所述第二表面和所述弱化区之间限定应变晶种层和在所述弱化区和所述第一表面之间限定残余应变供体结构体。所述方法还包括将支持基片结合至III族氮化物材料的第二表面，和在弱化区处将应变供体结构体与应变晶种层分离，以形成包含支持基片和应变晶种层的应变复合基片。在另外的实施方式中，应变复合基片包括支持基片和设置在支持基片上的包含 III族氮化物材料的应变晶种层。将应变晶种层从形成于第二支持基片上的具有所需晶格应变的包含III族氮化物材料的应变供体结构体分离。在另外的实施方式中，半导体装置包括应变复合基片和设置在应变复合基片上的半导体装置层，从而在半导体装置上形成至少一种电子元件、至少一种光子元件或其组合。 本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种半导体基片的制造方法，所述方法包括：通过在具有所需晶格应变的第一基片上形成ＩＩＩ族氮化物材料和在所述ＩＩＩ族氮化物材料的第一表面上形成Ｇａ－面以及在所述ＩＩＩ族氮化物材料的第二表面上形成Ｎ－面，从而形成应变供体结构体；选择附着表面，其中所述附着表面是用于形成Ｎ－极复合基片的第一表面或用于形成Ｇａ－极复合基片的第二表面；在所述应变供体结构体中于预定深度处形成弱化区，以在所述附着表面和所述弱化区之间限定应变晶种层，并在所述弱化区和与所述附着表面相对的表面之间限定残余应变供体结构体；将支持基片结合至所述ＩＩＩ族氮化物材料的附着表面；和在弱化区处将所述残余应变供体结构体与所述应变晶种层分离，以形成包含所述支持基片和所述应变晶种层的应变复合基片。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：法布里斯·勒泰特，
申请(专利权)人：硅绝缘体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：FR
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。