提供一种制造半导体器件的方法。该方法包括提供具有相对的第一侧面和第二侧面的硅衬底。第一侧面和第二侧面的至少其中之一包括硅(111)表面。该方法包括在硅衬底的第一侧面上形成高热膨胀系数(CTE)层。高CTE层的CTE大于硅的CTE。该方法包括在硅衬底的第二侧面上方形成缓冲层。缓冲层的CTE大于硅的CTE。该方法包括在缓冲层的上方形成III-V族的层。III-V族的层的CTE比缓冲层的CTE高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体器件及其制造方法，具体的说，涉及通过高热膨胀系数层降低晶圆变形。
技术介绍
近年来，半导体集成电路(IC)工业经历了快速增长。IC材料和设计中的技术进步产生了各种类型的提供不同目的的ICs。一些类型的ICs的制造可能需要在衬底上形成 III-V族的层，例如在衬底上形成氮化镓层。这些类型的IC器件可能包括例如发光二极管 (LED)器件，射频(RF)器件，和大功率半导体器件。通常生产者在蓝宝石衬底上形成III-V族的层。但是蓝宝石衬底很昂贵。因此， 一些生产者尝试在相对便宜的硅衬底上形成III-V族的层。然而，在硅衬底上形成III-V 族的层的现有方法可能导致晶圆弯曲或变形，尤其是当制造涉及剧烈的温度变化时。晶圆变形可能导致晶圆缺陷，该晶圆缺陷会降低产量和削弱器件性能。因此，虽然在硅衬底上形成III-V族的层的现有方法大体上满足其预期目的，但是这些方法不是在每个方面都令人满意。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种方法，包括提供具有相对的第一侧面和第二侧面的晶圆；在所述晶圆的所述第一侧面上方形成层，所述层的热膨胀系数(CTE)比所述晶圆的热膨胀系数高；以及在所述晶圆的所述第二侧面上方形成III-V族的层，所述 III-V族的层的热膨胀系数比所述晶圆的热膨胀系数高。根据本专利技术所述的方法，其中所述晶圆包括硅(111)表面。根据本专利技术所述的方法，其中形成所述热膨胀系数比所述晶圆的热膨胀系数高的层，使得所述层的厚度小于约2微米。根据本专利技术所述的方法，其中使用外延工艺实施所述III-V族的层的形成，所述外延工艺的工艺温度范围在约800°C到约1400°C;以及进一步包括形成所述III-V族的层之后，冷却所述III-V族的层和所述晶圆到约20°C到约30°C的温度范围。根据本专利技术所述的方法，其中以某种方式实施所述III-V族的层的形成使得所述 III-V族的层包括氮化镓材料。根据本专利技术所述的方法，其中形成所述热膨胀系数比所述晶圆的热膨胀系数高的层，使得所述层包括选自由氮化硅，玻璃，和碳化硅组成的组的材料。根据本专利技术所述的方法，其中所述热膨胀系数比所述晶圆的热膨胀系数高的层的形成包括将掺杂的玻璃衬底与所述晶圆接合；以及随后减薄所述掺杂的玻璃衬底，所述掺杂的玻璃衬底是热膨胀系数比所述晶圆的热膨胀系数高的层。根据本专利技术所述的方法，还包括在形成所述III-V族的层之前，在所述晶圆的所述第二侧面上方形成缓冲层，所述缓冲层的热膨胀系数高于所述晶圆的热膨胀系数但是低于所述III-V族的层的热膨胀系数；以及其中所述III-V族的层形成在所述缓冲层上。根据本专利技术所述的方法，其中所述热膨胀系数比所述晶圆的热膨胀系数高的层的形成在所述缓冲层的形成之后但是在所述III-V族的层的形成之前。根据本专利技术所述的一种制造半导体器件的方法，包括提供具有相对的第一侧面和第二侧面的硅衬底，所述第一侧面和所述第二侧面的至少之一包括硅(111)表面；在所述硅衬底的所述第一侧面上形成高热膨胀系数(CTE)层，所述高热膨胀系数层的热膨胀系数大于硅的热膨胀系数；在所述硅衬底的所述第二侧面上方形成缓冲层，所述缓冲层的热膨胀系数大于硅的热膨胀系数；以及在所述缓冲层的上方形成III-V族的层，所述III-V族的层的热膨胀系数大于所述缓冲层的热膨胀系数。根据本专利技术所述的方法，其中形成所述高热膨胀系数层，使得所述高热膨胀系数层包括选自由氮化硅，掺杂的玻璃，和碳化硅组成的组的材料；以及形成所述III-V族的层，使得所述III-V族的层包括氮化镓材料。根据本专利技术所述的方法，其中形成所述高热膨胀系数层，使得所述高热膨胀系数层的厚度在约0. 5微米到约2微米的范围内。根据本专利技术所述的方法，其中形成所述高热膨胀系数层，使得所述高热膨胀系数层的热膨胀系数大于约3X10-6/°C。根据本专利技术所述的方法，其中所述缓冲层的形成以某种方式实施使得所述缓冲层包括多个层，并且所述缓冲层的热膨胀系数在从约3. 8X 10-6/°C到约4. 5 X 10-6/°C的范围内。根据本专利技术所述的方法，其中使用外延生长工艺形成所述III-V族的层，所述外延生长工艺在约800°C到约1400°C的温度范围内实施；以及还包括在所述外延生长工艺实施之后，冷却所述III-V族的层和所述硅衬底到约室温。根据本专利技术所述的一种半导体器件，包括具有相对的第一侧面和第二侧面的衬底，所述衬底具有第一热膨胀系数(CTE)；设置在所述衬底的所述第一侧面上方的高热膨胀系数层，所述高热膨胀系数层具有比所述第一热膨胀系数大的第三热膨胀系数；设置在所述衬底的所述第二侧面上方的III-V族的层，所述III-V族的层具有比所述第一热膨胀系数大的第二热膨胀系数。 根据本专利技术所述的半导体器件，其中所述高热膨胀系数层包括选自由氮化硅，玻璃，和碳化硅组成的组的材料；所述高热膨胀系数层的厚度在约0. 5微米到约2微米的范围内；以及III-V族的层包括氮化镓材料。根据本专利技术所述的半导体器件，其中所述高热膨胀系数层的热膨胀系数大于约 3X10-6/°C。根据本专利技术所述的半导体器件，其中所述衬底包括硅(111)表面。根据本专利技术所述的半导体器件，还包括设置在所述衬底和所述III-V族的层之间的缓冲层，所述缓冲层包括氮化铝材料。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制并且仅仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。图1是根据本专利技术的各个方面示出制造半导体器件的方法的流程图。图2-图6是根据本专利技术的各个方面示出处于各个制造阶段的半导体器件的一部分的示意性局部横截面侧视图。图7-图9是根据本专利技术的各个方面示出处于各个制造阶段的另一个半导体器件的一部分的示意性局部横截面侧视图。图10-图11是根据本专利技术的各个方面示出处于各个制造阶段的又一个半导体器件的一部分的示意性局部横截面侧视图。具体实施例方式据了解为了实施本专利技术的不同部件，以下公开提供了许多不同的实施例或示例。 以下描述元件和布置的特定示例以简化本公开。当然这些仅仅是示例并不打算限定。再者，以下描述中第一部件形成在第二部件上可包括其中第一和第二部件以直接接触形成的实施例，并且也可包括其中额外的部件形成插入到第一和第二部件中的实施例，使得第一和第二部件不直接接触。为了简明和清楚，可以任意地以不同的尺寸绘制各种部件。图1示出的是根据本专利技术的各个方面制造半导体器件的方法20的流程图。参考图1，方法20开始于方框22，其中提供了具有相对的第一侧面和第二侧面的硅衬底。方法继续到方框M，其中高热膨胀系数(CTE)层形成在硅衬底的第一侧面上。高CTE层的CTE 大于硅的CTE。方法20继续到方框沈，其中缓冲层形成在硅衬底的第二侧面上方。缓冲层的CTE大于大于硅的CTE。方法20继续到方框观，其中III-V族的层形成在缓冲层的上方。 III-V族的层的CTE大于缓冲层的CTE。图2到图6是根据图1的方法20的实施例示出处于各个制造阶段的半导体器件的示意性局部横截面侧视图。应该理解，为了更好地理解本专利技术的专利技术构思而简化了图2 到图6。参考图2，提供了硅晶圆40。硅本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈祈铭，喻中一，蔡嘉雄，黄和涌，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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