半导体器件外延生长的隐形结构衬底制造技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件外延生长的隐形结构衬底，解决目前存在的外延生长中应力场问题。本发明专利技术在Si、蓝宝石、SiC的III-V或者II-VI半导体器件衬底，对常规衬底进行定位定点地处理，对外延衬底或者外延结构层的物理化学性能进行处理和改善，使衬底的发生物理或者化学性能的改变，为衬底内部包含密度、晶格常数、晶相、热膨胀系数和杨氏模量中一种或一种以上任意组合的材料性能改变介质层所述的隐形结构衬底。通过本发明专利技术，隐形结构衬底为质异外延器件生长的应力场问题提供可行性的解决方案，为制备高质量和高性能半导体器件奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件外延生长的隐形结构衬底
本专利技术属于半导体制造
，具体涉及一种用于半导体器件外延生长的新型衬底结构。
技术介绍
近年来，以Si、蓝宝石、SiC为衬底的半导体器件研究备受科研工作者的关注，在部分领域取得重大突破及产业化的应用。例如以GaN、InGaN、AlGaN为主的III-V氮化物最为典型的例子，其连续可变的直接带隙，优异的物理化学性能，高饱和电子迁移率等特性， 使其成为发光二极管，激光器，功率器件等光电子器件的优选材料。然而，GaN的单晶制备条件要求高，产业化比较困难，与GaN外延生长相匹配的材料还没有找到。目前，GaN —般是以Si、蓝宝石、SiC为衬底的异质外延器件制备，但是GaN 与这三种衬底存在着不同程度的晶格和热膨胀失配。例如，与Si的晶格和热胀失配分别为-16. 96%和3. 9%，与蓝宝石的分别为13. 9%和8. 5%等。如此大的晶格和热膨胀系数失配使GaN在外延器 件过程中产生巨大的应力场，从而影响器件性能，例如LED的有源区的缺陷密度大，形成非辐射复合中心，降低内量子效率等。其次，应力场使器件出现弯曲或者断裂等不良的现象。因此，解决异质外延中生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件外延生长的隐形结构衬底，在外延生长过程中，不同材料的晶格失配和热膨胀系数等会生产应力，其对外延生长产生不良的结果，为有效地释放应力，其特征在于，在Si、蓝宝石、SiC的III?V或者II?VI半导体器件衬底，借助激光、气氛退火或者化学湿法对外延衬底或者外延结构层的表面或者内部的物理化学性能进行定位定点处理和改善，使衬底的表面或者内部发生物理或者化学性能的改变，包括热膨胀系数、化学键、晶格常数、晶相、杨氏模量形成性能改善的准介质层或者介质层，衬底内部包含密度、晶格常数、晶相、热膨胀系数和杨氏模量中一种或一种以上组合的材料性能改变介质层，所述隐形结构衬底包括单层材料、多层复合材料衬底...

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件外延生长的隐形结构衬底，在外延生长过程中，不同材料的晶格失配和热膨胀系数等会生产应力，其对外延生长产生不良的结果，为有效地释放应力，其特征在于，在Si、蓝宝石、SiC的III-V或者II-VI半导体器件衬底，借助激光、气氛退火或者化学湿法对外延衬底或者外延结构层的表面或者内部的物理化学性能进行定位定点处理和改善，使衬底的表面或者内部发生物理或者化学性能的改变，包括热膨胀系数、化学键、晶格常数、晶相、杨氏模量形成性能改善的准介质层或者介质层，衬底内部包含密度、晶格常数、晶相、热膨胀系数和杨氏模量中一种或一种以上组合的材料性能改变介质层，所述隐形结构衬底包括单层材料、多层复合材料衬底、周期性材料衬底、Si、蓝宝石、SiC的III-V或者II-VI杨氏模量渐变的衬底，其具有位错阻断、偏转、应力场释放与互补效果； 利用激光、气氛退火或者化学湿法对衬底进行物理或者化学腐蚀，使其形成中空的准介质层，实现阻断或者缓冲应力场； 或利用激光、气氛退火或者化学湿法对衬底进行物理或者化学等方面的性能进行处理和改善，使其在材质等方面的性能发生改变，形成介质层，从而达到与应力释放所要求匹配的性能。2.根据权利要求I所述的半导体器件外延生长的隐形结构衬底，其特征在于，所述介质层为空气隙，隐形结构衬底中的空气隙准介质层性能根据外延层与衬底之间的实际性能进行设计和技术处理，包括空气隙的厚度、大小、材质的形状、热性能或力学性能； 所述空气隙的形状是三角形、梯形、矩形、正方形、多边形，所述空气隙的热性能是热膨胀系数，所述空气隙的力学性能是杨氏模量。3.根据权利要求I所述的半导体器件外延生长的隐形结构衬底，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗睿宏，梁智文，张国义，
申请(专利权)人：东莞市中镓半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：