[发明专利]一种衬底及外延片

说明书

本发明涉及半导体技术领域，具体公开一种衬底及外延片。所述衬底包括晶片，所述晶片中包含预设原子，所述预设原子的浓度为1e11‑1e18cm^‑3，其中，所述预设原子为铁原子、碳原子或硅原子中的至少一种。本发明在导电晶片上注入的原子，形成的衬底不仅不影响衬底本身的导电类型和掺杂浓度，也不影响后续外延层的导电类型和掺杂浓度，且注入的原子在外延时能扩散到外延材料中，能够填补外延材料中的碳空位，减少深能级缺陷，提高少子寿命。本申请在半绝缘晶片上注入碳原子、铁原子或铁碳混合原子形成的衬底，在生长时，注入的原子会扩散到GaN缓冲层中，形成高阻GaN缓冲层，为生长高频大功率GaN外延材料提供保障和基础。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种衬底及外延片。

背景技术

以GaN、SiC为代表的第三代半导体材料具有大的带隙、高的击穿电场、高的电子饱和漂移速度、强的抗辐照能力等优点，不但解决了白光照明问题，而且适合研制高温、高功率器件和特殊环境下工作的各类电子器件，其优异的性能能够满足现代电子技术对高温、高频、高功率和抗辐射等方面的要求。

高频大功率GaN外延材料需要先生长一层GaN缓冲层，再生长一层AlGaN，最后形成GaN HEMT外延材料，但是为了形成高阻GaN缓冲层，需要在GaN缓冲层中掺入碳或者铁，而Fe掺杂，由于Fe源存在记忆效应，在外延生长过程中会影响沟道和势垒生长，同时Fe掺杂源会对反应腔室产生污染；C掺杂，一般需要在低温低压下生长GaN材料才能实现较高浓度的C掺杂，但是在低温低压下生长的GaN材料的晶体质量会变差。因此如何有效提升GaN材料质量的同时有效降低背景载流子浓度是高质量高阻GaN外延生长研究的关键。

碳化硅外延材料在同质外延过程中会形成碳空位点缺陷，引入深能级缺陷，这种深能级缺陷会成为载流子的复合中心，造成载流子寿命过短。

发明内容

针对现有上述问题，本发明提供一种衬底。

以及，一种基于上述衬底制备的外延片。

本发明实施例的第一方面提供一种衬底，包括：

晶片，所述晶片中包含预设原子，所述预设原子的浓度为1e11-1e18cm^-3，其中，所述预设原子为铁原子、碳原子或硅原子中的至少一种。

可选的，应用于制备氮化镓外延材料时，所述预设原子为铁原子或碳原子中的至少一种，所述预设原子的深度大于或等于0.6μm。预设原子的深度是预设原子与所述晶片上表面的距离，所述晶片的上表面为制备外延材料的面。

可选的，所述预设原子浓度为1e17-1e18cm^-3。

控制晶片中注入原子的深度和浓度，能够保证在外延时原子能够充分扩散到外延材料中，过多会造成原子浪费，过少存在原子太少，对外延材料的性能优化不充分的问题。

可选的，所述晶片为碳化硅、硅、蓝宝石或氮化镓。

可选的，应用于制备碳化硅外延材料时，所述预设原子为碳原子或硅原子中的至少一种。

可选的，所述预设原子深度且大于或等于0.6μm，所述预设原子的浓度为1e17-1e18cm^-3。预设原子的深度是预设原子与所述晶片的上表面的距离，所述晶片的上表面为制备外延材料的面。

可选的，所述晶片为碳化硅单晶材料。

选择包含预设碳原子的导电晶片(碳化硅单晶材料)，在外延时，晶片中的碳原子会扩散到外延材料中，即可以有效的降低外延材料中的碳空位密度，提高载流子寿命。

可选的，所述碳化硅单晶材料的晶型为6H或4H。

可选的，所述碳化硅单晶材料的导电类型为n型或p型。