[发明专利]独立式硅台面上的Ⅲ-N族外延器件结构

权利要求书

1.一种半导体异质结构，包括：

一对硅台面，其设置在硅衬底的第一区中；

一对Ⅲ-N族外延岛，其设置在所述硅台面的顶部表面上，所述Ⅲ-N族外延岛的c轴正交于所述顶部表面，每个Ⅲ-N族外延岛包括核心区以及包围所述核心区并横向延伸超出所述硅台面的侧壁的外围区，所述外围区具有由非零间隔分隔开的n平面侧壁；以及

一个或多个Ⅲ-N族外延半导体器件层，其设置在所述Ⅲ-N族外延岛之上，所述一个或多个Ⅲ-N族外延半导体器件层至少覆盖所述外围区的(0001)表面和(000-1)表面。

2.根据权利要求1所述的半导体异质结构，其中：

所述硅台面从所述衬底延伸至少500nm的z高度；

所述Ⅲ-N族外延岛具有的在所述硅台面的顶部表面之上的最大z厚度不超过500nm；

所述外围区横向延伸超出所述硅台面的侧壁至少500nm；并且

所述一个或多个Ⅲ-N族外延半导体器件层包括极化层，所述极化层具有在所述外围区的第一沟道区中引入第一2D电子气(2DEG)的成分。

3.根据权利要求2所述的半导体异质结构，其中：

所述硅台面的最小横向宽度在500nm至1μm之间；

所述硅台面从所述衬底延伸的z高度在750nm至5μm之间；并且

所述一个或多个Ⅲ-N族外延半导体器件层包括：

极化层，其具有与所述Ⅲ-N族外延岛的成分不同的成分，以在所述外围区内引入所述第一2D电子气(2DEG)；以及

第二Ⅲ-N族半导体层，其设置在所述极化层之上并具有与所述极化层的成分不同的成分，以在所述第二Ⅲ-N族半导体层内保持第二2DEG。

4.根据权利要求1所述的半导体异质结构，其中，所述Ⅲ-N族外延岛的核心区具有从所述顶部表面延伸穿过所述Ⅲ-N族外延岛的z高度的穿透位错的至少第一密度，并且其中，所述外围区具有比所述第一密度低至少一个数量级的穿透位错密度。

5.根据权利要求1所述的半导体异质结构，其中，所述一个或多个Ⅲ-N族外延半导体器件层还设置在所述Ⅲ-N族外延岛的m平面侧壁上。

6.根据权利要求1所述的半导体异质结构，其中，所述硅台面被底切以具有接近所述Ⅲ-N族外延岛的横向宽度，所述横向宽度小于所述Ⅲ-N族外延岛的核心区的横向宽度，所述Ⅲ-N族外延岛的底切部分没有所述一个或多个Ⅲ-N族外延半导体器件层。

7.根据权利要求1所述的半导体异质结构，其中：

所述硅台面的最小横向宽度在500nm至5μm之间；

所述硅台面从所述衬底延伸的z高度在750nm至5μm之间；

所述外围区横向延伸超出所述硅台面的侧壁至少500nm；

所述衬底包括与所述第一区相邻的第二区，所述第二区在相对于所述硅台面的底部的第二z高度处具有成平面的顶部表面，其中，所述第二z高度大于所述硅台面的所述z高度；

所述Ⅲ-N族外延岛包括GaN，其c平面离与所述衬底的(100)平面平行相差不超过10°；

所述一个或多个Ⅲ-N族外延半导体器件层包括极化层，所述极化层具有与GaN不同的成分，以在所述外围区内引入第一2D电子气(2DEG)；

所述一个或多个Ⅲ-N族外延半导体器件层还设置在所述Ⅲ-N族外延岛的所述n平面侧壁上。