硅基氮化物单晶薄膜的外延生长方法技术

本发明专利技术针对硅基氮化物单晶薄膜存在较大的失配应力而产生高密度裂纹和位错的问题，发明专利技术一种在成核层上生长薄层ＳｉＮ↓［ｘ］用以减小应力、消除裂纹、降低位错密度，制备高质量氮化物薄膜的外延方法。本方法通过控制ＳｉＮ↓［ｘ］薄层的厚度使其在成核层表面呈不连续的岛状分布，相当于在成核层表面原位形成ＳｉＮ↓［ｘ］岛状掩模。ＳｉＮ↓［ｘ］薄层的厚度一般控制在２～５０ｎｍ范围内。然后，氮化物单晶薄膜以ＳｉＮ↓［ｘ］为掩模进行选择性生长，直至形成表面平整的连续薄膜，从而降低了薄膜与衬底间的失配应力以及位错和裂纹密度，增加外延厚度，提高晶体质量。本发明专利技术具有掩模制备工艺简单，无二次污染，氮化物单晶薄膜外延工艺容易实现，生产效率高等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体单晶薄膜的外延生长技术，尤其是一种含有薄插 入层的。技术背景目前， 一般采用蓝宝石、碳化硅(SiC)、单晶硅(Si)作为生长氮化物单 晶薄膜的衬底材料，三者相比各有特点1)蓝宝石衬底价格便宜，硬度高， 热导率低散热性能差。2) SiC衬底导热性好，但硬度高，晶体质量较差，而 且价格非常昂贵。3) Si衬底价格低廉，尺寸大，晶体质量高，导热较好，硬 度小，加工工艺成熟，易于实现高度集成。因此，单晶Si衬底生长氮化物单 晶薄膜技术非常符合半导体领域微型化、低成本的发展趋势，更是极具竞争 潜力的低成本氮化物产业化技术路线之一。但是，单晶Si衬底与氮化物单晶薄膜的失配应力很大，例如，Si(lll)与 氮化镓(GaN)的晶格失配和热胀系数失配分别是17%和56%，是三种衬底 中最大者。因此，氮化物薄膜极易产生大量位错，并且降温时会出现高密度 的裂纹，膜厚度增加时更为明显，晶体质量和生长厚度的提高受到很大限制。 所以，Si基氮化物薄膜生长的高难度决定了要面对巨大的技术挑战。为了提 高Si基氮化物薄膜的质量先后出现了不同的技术方案， 一是在氮化物薄膜中 生长插入层技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
硅基氮化物单晶薄膜的外延结构及生长方法，其特征是它包括以下步骤：（１）单晶硅衬底经清洗、吹干后在反应室内高温烘烤；（２）在单晶硅衬底上生长成核层；（３）在成核层上生长薄层；（４）在薄层上生长表面平整的连续氮化 物单晶薄膜。

【技术特征摘要】
1、 硅基氮化物单晶薄膜的外延结构及生长方法，其特征是它包括以下步骤(1) 单晶硅衬底经清洗、吹干后在反应室内高温烘烤；(2) 在单晶硅衬底上生长成核层；(3) 在成核层上生长薄层；(4) 在薄层上生长表面平整的连续氮化物单晶薄膜。2、 根据权利要求1所述的硅基氮化物单晶薄膜的外延结构及生长方法， 其特征是所述的薄层为SiNx，生长在成核层的表面。3、 根据权利要求2所述的硅基氮化物单晶薄膜的外延结构及生长方法， 其特征是所述的SiNx薄层的生长厚度范围为2-60nm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠辉，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：84[]