[发明专利]半导体结构、自支撑氮化镓层及其制备方法

说明书

本申请具体涉及一种半导体结构、自支撑氮化镓层及其制备方法，包括：提供衬底；于衬底上形成图形化掩膜层，图形化掩膜层内具有若干个开口；采用氢化物气相外延工艺于图形化掩膜层的表面形成牺牲层，包括：将形成有图形化掩膜层的衬底置于氢化物气相外延设备中；向氢化物气相外延设备中通入包括氯化氢及氨气的反应气体，以形成所述牺牲层；其中，氯化氢的气体流量恒定，氨气的气体流量在预设范围内呈连续性变化；于牺牲层的上表面形成厚膜氮化镓层。上述实施例中的半导体结构的制备方法中，形成的牺牲层中减少凹坑缺陷的形成，为后续形成厚膜氮化镓层提供高质量少凹坑缺陷的晶种衬底。

技术领域

本申请属于半导体技术领域，具体涉及一种半导体结构、自支撑氮化镓层及其制备方法。

背景技术

自支撑氮化镓目前正在沿着高质量、大尺寸的方向进行快速发展。然而，在生长过程中，由于生长工艺条件的控制技术不同或者杂质的引入，容易使氮化镓在生长过程中横向未完全闭合，导致“V”型凹坑(pits)缺陷的形成，更有甚者，如果在氮化镓生长初期便未完全横向外延闭合形成凹坑缺陷，则会导致后续氮化镓在外延过程中在该未闭合区域因没有晶种而使氮化镓无法附着，进而导致贯穿性“通孔(hole)”的形成，该通孔则直接导致晶圆片在产业界不能使用。并且该凹坑或通孔在后续外延生长过程中会呈逐渐增大的趋势。该凹坑或通孔对于后续制作的器件是致命的，因为这些缺陷将导致制作的器件的击穿电压大幅降低，甚至导致器件失效。

发明内容

基于此，有必要针对上述背景技术中的问题，提供一种能够解决上述问题的半导体结构、自支撑氮化镓层及其制备方法。

本申请的一方面提供一种半导体结构的制备方法，包括：

提供衬底；

于所述衬底上形成图形化掩膜层，所述图形化掩膜层内具有若干个开口；

采用氢化物气相外延工艺于所述图形化掩膜层的表面形成牺牲层，包括：将形成有所述图形化掩膜层的所述衬底置于氢化物气相外延设备中；向所述氢化物气相外延设备中通入包括氯化氢及氨气的反应气体，以形成所述牺牲层；其中，所述氯化氢的气体流量恒定，所述氨气的气体流量在预设范围内呈连续性变化；

于所述牺牲层的上表面形成厚膜氮化镓层。

上述实施例中的半导体结构的制备方法中，在形成厚膜氮化镓层之前先采用氢化物气相外延工艺形成牺牲层，且牺牲层形成的过程中，氯化氢的气体流量恒定，氨气的气体流量在预设范围内呈连续性变化，采用该技术方案，可以使得牺牲层在刚开始外延生长时保持较高质量，并在后续外延过程中增大横向外延，减少凹坑缺陷的形成，为后续形成厚膜氮化镓层提供高质量少凹坑缺陷的晶种衬底，在保证高质量的同时，也提高了晶圆片的表面性能。

在其中一个实施例中，形成所述牺牲层的过程包括至少一个生长周期，所述生长周期内，所述氨气的气体流量由第一气体流量匀速下降至第二气体流量后，再由所述第二气体流量匀速上升至所述第一气体流量。

在其中一个实施例中，所述氨气的气体流量由第一气体流量匀速下降至第二气体流量的时间为10s～30min，所述氨气的气体流量由所述第二气体流量匀速上升至所述第一气体流量的时间为10s～30min。

在其中一个实施例中，形成所述牺牲层的过程包括至少一个生长周期，所述生长周期内，所述氨气的气体流量依次如下变化：

所述氨气的气体流量于第一气体流量保持第一预设时间；

所述氨气的气体流量由所述第一气体流量下降至第二气体流量；

所述氨气的气体流量于所述第二气体流量保持的第二预设时间；

所述氨气的气体流量由所述第二气体流量上升至所述第一气体流量。