【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，尤其涉及一种半导体结构。
技术介绍
1、gan作为宽禁带半导体材料，具有广泛的应用前景，随着gan基器件技术的发展和应用，目前世界上的通用照明和发光领域，基本为gan基器件所垄断。目前采用的si、sic或蓝宝石等常规衬底由于异质外延不可避免地引起gan基材料内部的缺陷，大量的缺陷严重影响gan基器件的性能及寿命。目前，有效解决位错缺陷的途径除了外延生长工艺参数的优化外，比较有效的方式是在衬底上制备图形化的sio2作为侧向外延的掩膜层，采用侧向外延生长(epitaxial lateral overgrowth,elo)技术，降低gan基材料晶体缺陷，获得高质量的gan半导体材料。但是在衬底上通过微电子加工技术在衬底上制备sio2掩膜层工艺复杂，成本较高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种能实现gan基材料高质量外延用的半导体结构，通过在半导体结构生长过程放大v型坑，实现无掩膜的图形化结构用于半导体的侧向外延，改善半导体晶体质量。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种半导体结构，包括：
3、衬底；
4、自下而上层叠设置的v型坑层、v型坑放大层以及半导体外延层；
5、所述v型坑层靠近所述v型坑放大层一侧的表面具有第一v型坑；
6、所述v型坑放大层将所述第一v型坑放大以形成第二v型坑，所述第二v型坑位于所述v型坑放大层靠近所述半导体外延层一侧的表面，所述第二v型坑的尺寸大于所述第一v型坑的尺寸
7、所述半导体外延层填充所述第二v型坑并位于所述v型坑放大层上。
8、作为可选的实施例，所述v型坑放大层在所述第二v型坑内的竖直方向c方向上的厚度小于所述第二v型坑之外的竖直方向c方向上的厚度。
9、作为可选的实施例，所述第一v型坑的开口宽度小于200nm，所述第二v型坑的开口宽度大于200nm。
10、作为可选的实施例，所述第一v型坑的深度小于200nm，所述第二v型坑的深度大于200nm。
11、作为可选的实施例，所述第一v型坑和所述第二v型坑的密度大于1e9/cm2。
12、作为可选的实施例，所述v型坑放大层为包括aln、algan、gan、ingan或alingan中一种或多种组合的多层结构。
13、作为可选的实施例，所述v型坑放大层包括多个子层，各个所述子层远离所述v型坑层的表面都包括第二v型坑，沿着所述v型坑层指向所述半导体外延层的方向上，所述各个子层中的所述第二v型坑的开口宽度或者深度逐渐变大。
14、作为可选的实施例，所述v型坑放大层包括多个子层，沿着所述v型坑层指向所述半导体外延层的方向上，所述各个子层的厚度逐渐变大。
15、作为可选的实施例，所述v型坑放大层包括多个子层，沿着所述v型坑层指向所述半导体外延层的方向上，所述各个子层的al组分逐渐减低。
16、作为可选的实施例，所述v型坑放大层为第一超晶格结构，所述第一超晶格包括多个周期，所述周期的最小重复单元包括alxga(1-x)n/alyga(1-y)n或aln/alxga(1-x)n/alyga(1-y)n中的任意一种，其中：x＞y。
17、作为可选的实施例，所述第一超晶格结构包括多个周期，每个所述周期至少包括第一周期层和第二周期层，所述第二周期层位于所述第一周期层上方；其中，
18、第n个周期的所述第一周期层的al组分大于第n+1个周期的所述第一周期层的al组分，第n个周期的所述第二周期层的al组分大于第n+1个周期的所述第二周期层的al组分；
19、或，第n个周期的所述第一周期层的al组分大于第n+1个周期的所述第一周期层的al组分，第n个周期的所述第二周期层的al组分小于第n+1个周期的所述第二周期层的al组分。
20、作为可选的实施例，所述半导体结构还包括插入层；其中，
21、所述插入层位于所述v型坑放大层和所述半导体外延层之间；或者
22、所述插入层位于所述半导体外延层中。
23、作为可选的实施例，所述插入层的材料为algan。
24、作为可选的实施例，所述半导体结构还包括第二超晶格结构，所述第二超晶格结构邻接所述v型坑放大层并位于其上方，其中，所述第二超晶格结构中第三v型坑的开口宽度或者深度逐渐变小，所述第三v型坑与第二v型坑相互对应。
25、作为可选的实施例，所述第二v型坑在所述衬底上的投影与所述第一v型坑在所述衬底的投影一一对应；
26、或者，所述第二v型坑在所述衬底上的投影位于相邻的所述第一v型坑在所述衬底上的投影之间。
27、本专利技术提供的半导体结构中，包括衬底，自下而上层叠设置在衬底上的v型坑层、v型坑放大层以及半导体外延层。v型坑放大层将v型坑层表面上微小的第一v型坑进行放大形成第二v型坑，v型坑放大层成为表面具有第二v型坑的图案化结构，后续继续生长半导体外延层时，图形化结构有助于实现无掩膜侧向外延生长，降低晶体缺陷位错，获得高质量的半导体外延层。
28、第一v型坑以及放大后的第二v型坑，分别实现了v型坑放大层以及半导体外延层的两次侧向外延效果，两次侧向外延使得位错充分弯曲，有效提高半导体外延层的晶体质量；且第一v型坑和第二v型坑由外延生长过程中自形成，大大降低制备成本，提高制备效率。
29、在位错缺陷形成微坑的v型坑层上二次外延生长v型坑放大层，与现有技术相比，本申请利用v型坑层材料自身的位错缺陷原位制备第一v型坑，又利用二次外延手段，放大第二v型坑，有效释放半导体结构与异质衬底间由于晶格失配和热失配引起的应力，在二次外延中里第一v型坑中底部和侧边生长取向和生长速率差异性实现侧向外延，能够有效降低位错密度，提高半导体结构晶体质量，减少半导体结构裂纹的产生。
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1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述V型坑放大层(2)包括多个子层(22)，所述多个子层(22)包括交替排列的第一子层(221)和第二子层(222)。
7.根据权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述第一子层(221)厚度逐渐增加，所述第二子层(222)的厚度保持不变；或者，
8.根据权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述第一子层(221)和所述第二子层(222)的材料为Ⅲ族氮化物材料，所述第二子层(222)中的Al组分大于所述第一子层(221)中的Al组分。
9.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，所述交替排列的第一子层(221)为GaN层和第二子层(222)为AlN层、第一子层(221)为GaN层和第二子层(22
10.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，
11.根据权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，
12.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括插入层(4)；其中，
13.根据权利要求11所述的半导体结构，其特征在于，所述插入层(4)的材料为AlGaN。
14.根据权利要求11所述的半导体结构，其特征在于，还包括第二超晶格结构(6)，所述第二超晶格结构(6)邻接所述V型坑放大层(2)并位于其上方，其中，所述第二超晶格结构中第三V型坑(31)的开口宽度或者深度逐渐变小，所述第三V型坑(31)与第二V型坑(21)相互对应。
15.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，
16.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一V型坑(11)的开口宽度小于200nm，所述第二V型坑(21)的开口宽度大于200nm。
17.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一V型坑(11)的深度小于200nm，所述第二V型坑(21)的深度大于200nm。
18.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，
19.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述v型坑放大层(2)包括多个子层(22)，所述多个子层(22)包括交替排列的第一子层(221)和第二子层(222)。
7.根据权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述第一子层(221)厚度逐渐增加，所述第二子层(222)的厚度保持不变；或者，
8.根据权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述第一子层(221)和所述第二子层(222)的材料为ⅲ族氮化物材料，所述第二子层(222)中的al组分大于所述第一子层(221)中的al组分。
9.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，所述交替排列的第一子层(221)为gan层和第二子层(222)为aln层、第一子层(221)为gan层和第二子层(222)为algan层或者第一子层(221)为algan层和第二子层(222)为aln层。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张丽旸，程凯，
申请(专利权)人：苏州晶湛半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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