半导体模板及其制造方法技术

本发明专利技术提供一半导体模板，其包含：一基板、一缓冲层及一磊晶层。缓冲层位于基板的一表面，且缓冲层包括一第一次缓冲层及一第二次缓冲层，两者依序相叠。缓冲层具有不规则的裂痕，使缓冲层具有不连续之上表面。裂痕的深度大于或等于第二次缓冲层的厚度，且小于或等于第一次缓冲层及第二次缓冲层厚度的总合。磊晶层位于缓冲层之上，并为一连续层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种半导体模板及其制造方法，特别是在缓冲层具有裂痕的半导体模板及其制造方法。
技术介绍
近来，在硅基板上成长氮化镓磊晶层已是非常流行的技术。由于硅基板及氮化镓(GaN)磊晶层之间热膨胀系数的差异，在冷却过程中产生的拉伸应力容易导致氮化镓磊晶层表面产生裂痕。此一现象在较大尺寸的晶圆尤其严重，因此控制氮化镓磊晶层的应力以避免裂痕的产生非常重要。当成长氮化镓磊晶层于氮化铝(AlN)层，氮化镓磊晶层会无裂痕地成长，此乃是由于氮化镓磊晶层及氮化铝层的晶格常数的差异产生的压缩应力所致。此压缩应力会平衡冷却过程中产生的拉伸应力。除了裂痕的问题，当直接成长氮化镓磊晶层于硅基板，在氮化镓磊晶层及硅基板之间的氮化铝层可有效地防止“回熔”的发生。氮化铝缓冲层结合其他材料所形成的结构非常复杂，例如：多层结构、超晶格层、插入层、渐变层、及过渡层，因而导致制造成本的增加。于是，开发出在硅基板上成长高品质氮化镓磊晶层的方法，已成为当前的目标。
技术实现思路
本专利技术目的的一是提出一种半导体模板及其制造方法，借由简单结构控制成长过程产生的拉伸应力长出品质良好的磊晶层，并有效降低成本。本专利技术的目的的一是在提供一半导体模板，其包含：一基板、一缓冲层及一氮化镓磊晶层。缓冲层位于基板的一表面，且缓冲层包括：一第一次缓冲层，及一第二次缓冲层，两者依序相叠。缓冲层具有不规则的裂痕，使缓冲层具有不连续之上表面。裂痕的深度大于或等于第二次缓冲层的厚度，且小于或等于第一次缓冲层及第二次缓冲层厚度的总合。氮化镓磊晶层为一位于缓冲层之上的连续层。本专利技术的目的的一是在提供一半导体模板制造方法，其包含：提供一基板；形成一第一次缓冲层于基板上；形成一第二次缓冲层于第一次缓冲层上，其中第一次缓冲层及第二次缓冲层共同形成一缓冲层；在缓冲层形成不规则的裂痕，使缓冲层之上表面为不连续，其中裂痕的深度大于或等于第二次缓冲层的厚度，且小于或等于第一次缓冲层及第二次缓冲层厚度的总合；及形成一连续的氮化镓磊晶层于缓冲层之上。本专利技术的实施例将配合所附图示详细描述于下，以使本专利技术的目的、
技术实现思路
、特征及功效更易于了解。【附图说明】图1是根据本专利技术一实施例的半导体模板的示意图，其中，(a)部分是第二次缓冲层之上视图；(b)部分是半导体模板的剖面图。图2是根据本专利技术一实施例的半导体模板制造方法的流程图。【符号说明】10 基板20 缓冲层201 裂痕21 第一次缓冲层22 第二次缓冲层30 磊晶层S11,S13,S15,S17 步骤【具体实施方式】本专利技术主要提供一种半导体模板结构及其制造方法，借由简单结构控制成长过程产生的拉伸应力长出品质良好的磊晶层，并有效降低成本。以下将详述本案的各实施例，并配合附图作为例示。除了该多个详细描述之外，本专利技术还可以广泛地施行在其他的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本案的范围内，并以之后的专利范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本专利技术有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本专利技术可能在省略部分或全部该多个特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或元件并未描述于细节中，以避免造成本专利技术不必要的限制。附图中相同或类似的元件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，附图仅为示意之用，并非代表元件实际的尺寸或数量，不相关的细节未完全绘出，以求附图的简洁。请参照图1。根据一实施例，本专利技术的半导体模板包含：一基板10；一缓冲层20，位于基板10的一表面；及一磊晶层30，位于缓冲层20之上。缓冲层20包括：一第一次缓冲层21，及一第二次缓冲层22，两者依序相叠。且如图1所示，图1的缓冲层20是双层构造，即一层第一次缓冲层21及一层第二次缓冲层22，但其仅是例示性质，本专利技术并不受限于此，如果需要，缓冲层可包括更多层。承上，缓冲层20具有不规则的多个裂痕201，使缓冲层20具有不连续之上表面。“不规则裂痕”表示裂痕是由热应力自然产生而不使用任何的人工处理，例如腐蚀、或切割等。裂痕201的形态是随机任意而没有任何规则的，如图1所示。由于缓冲层20是在半导体模板10的内部，因此在图1的(a)部，裂痕201是用虚线描绘。再者，裂痕201的深度大于或等于第二次缓冲层22的厚度，且小于或等于第一次缓冲层21及第二次缓冲层22厚度的总合，如图1(b)部所示。也就是说，不规则裂痕可部分或完全穿透第一次缓冲层21及第二次缓冲层22的一，或同时穿透第一次缓冲层21及第二次缓冲层22两者，而使缓冲层20之上表面为不连续。如果裂痕并未延伸到磊晶层30或基板10，则可具有较高品质的制程。在之后的制程中，裂痕201会在缓冲层20内形成许多空隙，而使裂痕201的相对内侧壁分开。裂痕201在缓冲层20所产生的空隙可吸收冷却过程中产生的应力，且可避免磊晶层30表面产生裂痕。此外，于一实施例中，第一次缓冲层21及第二次缓冲层22的热膨胀系数不同于基板10的热膨胀系数，且第一次缓冲层21的热膨胀系数亦不同于第二次缓冲层22的热膨胀系数。由于镓会与硅基板作用而产生回熔腐蚀效应，所以第一次缓冲层21不可含镓。例如，第一次缓冲层21含氮化铝(AlN)，而第二次缓冲层22含氮化铝镓(AlGaN)或氮化镓(GaN)。而磊晶层30是一个连续层，也就是说，磊晶层30没有裂痕。磊晶层30含有氮化物，而一较佳实施例中，磊晶层30含氮化镓。接着，请参照图2。以下将详细介绍制造上述半导体模板的方法。如图2所示，根据一实施例，本专利技术的半导体模板制造方法包含：步骤S11、步骤S13、步骤S15、及步骤S17，然而本专利技术并不受限于此。在步骤S11，提供一基板，此基板可包含硅基板。在步骤S13，形成一缓冲层在基板上，此一形成缓冲层的步骤包括：形成一第一次缓冲层于基板上，及形成一第二次缓冲层于第一次缓冲层上，然而本专利技术并不受限于此，缓冲层亦可包括二个以上的次缓冲层。于一实施例中，此形成缓冲层的步骤可在摄氏900－1200度进行，较佳者为摄氏1000－1100度，更佳者为摄氏1050度，然而本专利技术并不受限于此。需注意的是：第一次缓冲层及第二次缓冲层的热膨胀系数不同于基板的热膨胀系数，且第一次缓冲层的热膨胀系数亦不同于第二次缓冲层的热膨胀系数。例如，第一次缓冲层含氮化铝(AlN)，而第二次缓冲层含氮化铝镓(AlGaN)或氮化镓(GaN)。接着进行步骤S15，在缓冲层形成不规则的裂痕，使缓冲层之上表面为不连续。在缓冲层形成裂痕的步骤是借由冷却方式或机械力而实现。机械力包括由热膨胀系数的差异而产生的拉伸应力。在本专利技术的一实施例中，在缓冲层形成裂痕是借由在摄氏400－700度，较佳为摄氏500－600度，进行冷却处理。既然第一次缓冲层及第二次缓冲层的热膨胀系数不同于基板的热膨胀系数，缓冲层就容易在加热及冷却过程中产生裂痕，其中裂痕的深度大于或等于第二次缓冲层的厚度，且小于或等于第一次缓冲层及第二次缓冲层厚度的总合。最后进行步骤S17，将一氮化镓磊晶层成长于缓冲层。在本专利技术一实施例，氮化镓磊晶层是以侧向磊晶成长(Epit本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体模板，其特征在于，包含：一基板；一缓冲层，位于该基板的一表面，其包含：一第一次缓冲层，及一第二次缓冲层依序相叠，其中该缓冲层具有不规则的多个裂痕，使该缓冲层之上表面为不连续；该多个裂痕的深度大于或等于该第二次缓冲层的厚度，且小于或等于该第一次缓冲层及该第二次缓冲层厚度的总合；及一磊晶层，位于该缓冲层之上，且为连续层。

【技术特征摘要】
2015.02.19 US 14/626,1651.一种半导体模板，其特征在于，包含：一基板；一缓冲层，位于该基板的一表面，其包含：一第一次缓冲层，及一第二次缓冲层依序相叠，其中该缓冲层具有不规则的多个裂痕，使该缓冲层之上表面为不连续；该多个裂痕的深度大于或等于该第二次缓冲层的厚度，且小于或等于该第一次缓冲层及该第二次缓冲层厚度的总合；及一磊晶层，位于该缓冲层之上，且为连续层。2.如权利要求1所述的半导体模板，其特征在于，该多个裂痕的相对内侧壁是为分开。3.如权利要求1所述的半导体模板，其特征在于，该第一次缓冲层及该第二次缓冲层的热膨胀系数不同于该基板的热膨胀系数。4.如权利要求1所述的半导体模板，其特征在于，该第一次缓冲层的热膨胀系数不同于该第二次缓冲层的热膨胀系数。5.如权利要求1所述的半导体模板，其特征在于，该第一次缓冲层包含氮化铝。6.如权利要求1所述的半导体模板，其特征在于，该第二次缓冲层包含氮化铝镓或氮化镓。7.如权利要求1所述的半导体模板，其特征在于，该磊晶层包含氮化物。8.如权利要求1所述的半导体模板，其特征在于，该磊晶层包含氮化镓。9.如权利要求1所述的半导体模板，其特征在于，该基板为一硅基板。10.一种半导体模板制造方法，其特征在于，其包含:提供一基板；形成一第一次缓冲层于该基板上；形成一第二次缓冲层于该第一次缓冲层上，其中该第一次缓冲层及该第二次缓冲层共同形成一缓冲层；在该缓冲层形成不规则的多个裂痕，使该缓冲层之上表面为不连续，其特征在于，该多个裂痕的深度大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伯融，吴致升，小林隆，锺步青，
申请(专利权)人：汉民科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71