一种利用Si/SiC复合衬底生长高质量III族氮化物材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用Si/SiC复合衬底生长高质量III族氮化物材料的方法，属于半导体技术领域。不同于传统在Si衬底上生长SiC的方法，本发明专利技术通过键合形成Si/SiC复合衬底，可以避免因Si衬底上生长SiC而产生的界面态密度较高、失配位错等问题。在Si衬底上制备的多孔硅层提供了非完全紧耦合的键合，有助于释放键合过程中的应力，降低复合衬底翘曲。同时引入的SiC层有利于提高热导和缓冲应力，而且利用单晶α‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;上沉积PVD‑AlN质量高的优异特性提高外延氮化物的晶体质量，获得高质量的III族氮化物材料。这种能够有效控制应力和降低失配位错生长高质量III族氮化物材料的方法提高了器件的性能和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体，具体涉及一种利用si/sic复合衬底生长高质量iii族氮化物材料的方法。

技术介绍

1、iii族氮化物材料具有禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和漂移速率大以及耐高温抗辐照等诸多优点，在功率电子、射频电子以及光电器件方面具有重要应用。其中si基iii族氮化物射频功率器件具有较低的成本、大尺寸衬底及较好的cmos电路兼容性，在射频微波应用领域具有较为明显的优势。然而，si衬底与外延材料之间存在着较大的晶格失配与热失配，这导致外延层中存在大量的位错，而且会引入很大的应力，这些缺陷和应力的存在会影响制备的异质结构的质量，从而降低制得器件的性能和可靠性。

2、现有技术路线之一是通过在si上外延生长sic，形成复合衬底，以减小衬底与氮化物材料的晶格失配，从而改善外延层的晶体质量。但是，在si衬底生长sic界面态密度较高，si衬底和sic薄膜之间也存在着20％的晶格失配和8％的热膨胀失配，使得改善效果有限。

技术实现思路

1、鉴于上所述现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种利用si/sic复本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种利用Si/SiC复合衬底生长高质量III族氮化物材料的方法，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)通过感应耦合等离子体刻蚀Si衬底形成多孔硅层；抛光处理是先机械抛光，后化学机械抛光。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)感应耦合等离子体刻蚀采用的刻蚀气体为氢气与氩气的混合气体，其中氢气的流量为10～1000sccm，氩气的流量为10～1000sccm，刻蚀温度为100～1100℃，刻蚀压强为1～200Pa，刻蚀时间为1min～1h。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)采用氢离子注入，注入能量为...

【技术特征摘要】

1.一种利用si/sic复合衬底生长高质量iii族氮化物材料的方法，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)通过感应耦合等离子体刻蚀si衬底形成多孔硅层；抛光处理是先机械抛光，后化学机械抛光。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)感应耦合等离子体刻蚀采用的刻蚀气体为氢气与氩气的混合气体，其中氢气的流量为10～1000sccm，氩气的流量为10～1000sccm，刻蚀温度为100～1100℃，刻蚀压强为1～200pa，刻蚀时间为1min～1h。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)采用氢离子注入，注入能量为100kev～500kev，注入剂量为1e16 cm-2～1e17 cm-2，注入角度为5°～45°，在预设深度为100nm～5μm处形成缺陷层。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)先直接键合，然后采用在真空环境中或惰性气氛中退火的方式进行剥离。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤3)采用两段式退火的方式进行剥离，先于第一温度200～500℃下退火15～25mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨学林，沈波，刘伟，康香宁，吴俊慷，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：