[发明专利]具压应力之硅基板及其制造方法

说明书

一种异质结构包括：一基板，具有一第一主表面、一第二主表面、从所述第一主表面延伸入所述基板一距离的一扩散层；以及一外延层，设置于所述基板的所述第二主表面上。上述异质结构是随着制作其之方法所公开。

【相关申请的交叉引用】

本申请要求于2014年6月25日提交的美国临时专利申请62/016,973的优先权。此临时申请通过参考的形式合并到本申请中。

【技术领域】

本发明是关于一种硅基板及其制造方法，尤指一种具压应力的硅基板及其制造方法。

【背景技术】

氮化物半导体例如用于创造新的固态照明、用于无线通信的高效放大器、具有空前的低损耗的先进的电力电子元件，大阵列的新高性能元件。

在半导体材料中，氮化镓(GaN)已经显示出具有良好的导电性，导热性和热稳定性。此外，由于其宽的能隙，氮化镓能够在绿色到紫色波长发射并且也适合作为全色发光元件。然而，用于GaN的外延成长的典型的基板，如硅基板分别具有晶格常数和热膨胀系数的巨大差异，即17％和46％；导致了生产期间或之后的大的应力。由于这些过量的拉伸应力，异质结构的弯曲/翘曲或破裂可能会发生在GaN的外延薄膜成长完成后的冷却过程中，而导致元件产量的降低。例如，图1绘示现有在硅基板上的GaN外延成长所产生的一个异质结构10的剖面图。如图所示，由于在晶格常数和热膨胀系数的差异，所形成的异质结构可表现出具有一凹主表面12的GaN层的弯曲/翘曲。采用蓝宝石(氧化铝)基板可能有相同的问题(16％的晶格错配和34％的热膨胀系数差异)，以及具有较高的成本。此外，碳化硅(SiC)也可以用作为基板(3.5％的晶格错配和25％的热膨胀系数差异)。然而，SiC的成本太高不敷一般商业目的使用。

【发明内容】

在一方面，本文中公开的实施例涉及一种异质结构，包括：一基板，具有第一主表面、第二主表面、从所述第一主表面延伸入所述基板一距离的扩散层；以及外延层，设置于所述基板的所述第二主表面上。

在另一方面，本文中公开的实施例涉及一种制作异质结构的方法，所述方法包括：提供具有第一主表面及第二主表面的基板；以约1200度至1300度之间的温度加热存在p型或n型掺质的所述基板，以形成从所述第一主表面延伸入所述基板一深度的一扩散层；于所述的第二主表面上沈积一外延层。

在另一方面，本文中公开的实施例涉及一种制作异质结构的方法，所述方法包括：提供具有第一主表面及第二主表面的基板；以1200度至1300度之间的温度加热存在p型或n型掺质的所述基板，以形成由所述第一主表面及所述第二主表面延伸入所述基板一深度的扩散层，其中所述扩散层在所述基板的非扩散层的任一侧。

本公开的其它方面和优点从下面的描述和所附的权利要求书将为显而易见。

【附图说明】

图1绘示现有在硅基板上的GaN外延成长所产生的一个异质结构的剖面图；

图2绘示根据本发明的一个或多个实施例的具有扩散层的基板的剖面图；

图3是根据本发明的一个或多个实施例的异质结构的半导体装置的剖面图；

图3A是根据本发明的一个或多个实施例的异质结构的半导体装置的剖面图；

图4为根据本公开的一个或多个实施例表示在Si基板制造III-V族化合物层的方法的具有剖面图的流程图；

图5为根据本公开的一个或多个实施例表示在Si基板制造III-V族化合物层的方法的具有剖面图的流程图；

图6绘示根据本公开的一个或多个实施例的一个损伤层施加到基板之后的基板的剖面图；

图7绘示根据本公开的一个或多个实施例的一个保护层施加到基板之后的基板的剖面图；