書籍：《炬豐科技-半導(dǎo)體工藝》

文章：制造氮化鎵微電子層的方法

編號：JFKJ-21-554

作者：炬豐科技

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摘要

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通過將硅層的表面轉(zhuǎn)化為3c-碳化硅，制備了氮化鎵微電子層。然后在硅層的轉(zhuǎn)化表面上外延生長一層3c-碳化硅。然后在3c-碳化硅的外延生長層上生長一層2h-氮化鎵。然后將2h-氮化鎵層橫向生長，產(chǎn)生氮化鎵微電子層。在一個實施例中，硅層是硅基板，其表面被轉(zhuǎn)化為3c-碳化硅。在另一實施例中，）硅層是植入OXygen(SIMOX)硅襯板分離的一部分，其中包括定義硅基底上的層的植入氧層。在另一實施例中，硅層是絕緣子上的硅(SOI)襯底的一部分，其中硅層被粘接到襯底上。2H-氮化鎵層的外側(cè)生長可以通過外延外側(cè)過度生長(ELO)進行，其中，在2H-氮化鎵層上形成掩模，所述掩模包括至少一個暴露2H-氮化鎵層的開口。然后，2h-氮化鎵層通過至少一個開口橫向生長在面具上。第二，偏移掩膜也可以在2h-氮化鎵的橫向生長層上形成偏移掩膜，而2h-氮化鎵的第二橫向生長層可以過度生長到偏移掩膜上。2H-氮化鎵層的側(cè)向生長也可以使用萜烯醚分類技術(shù)進行，其中至少在2H-氮化鎵層中形成一個溝槽和/或柱，以定義其中的至少一個側(cè)壁。然后從至少一個側(cè)面將2h-氮化鎵層從側(cè)壁橫向生長。最好繼續(xù)橫向生長，直到橫向生長的側(cè)壁在柱或溝槽的頂部合并。柱子的頂部和/或溝的地板可能被掩蓋，以促進橫向生長，減少成核和垂直生長。

介紹

???氮化鎵正在廣泛研究用于微電子器件，包括但不限于晶體管、場發(fā)射器和光電子器件。如本文所述，氮化鎵還包括氮化鎵的合金，如氮化鋁鎵、氮化銦鎵和氮化鋁銦鎵。制造氮化鎵基微電子器件的一個主要問題是制造具有低缺陷密度的氮化鎵半導(dǎo)體層。已知道，缺陷密度的一個貢獻是生長氮化鎵層的基質(zhì)。因此，雖然氮化鎵疊層已經(jīng)在藍寶石上生長，但通過在碳化硅基質(zhì)上生長的氮化鎵層本身形成在碳化硅基質(zhì)上來降低缺陷密度。還已知通過在氮化鎵層上形成掩模來產(chǎn)生低缺陷密度的氮化鎵層，該掩模包括暴露氮化鎵底層的至少一個開口，并且通過所述至少一個開口并在所述掩模上橫向生長氮化鎵的底層層。這種技術(shù)通常被稱為“軸外側(cè)過度生長”(ELO)。

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本文綜述提供了通過將硅層的表面轉(zhuǎn)化為3c-碳化硅來制造氮化鎵微電子層的方法。然后在硅層的反轉(zhuǎn)表面上外延生長一層3c-碳化硅。然后在3c-碳化硅的外延生長層上生長一層2h-氮化鎵。然后將2h-氮化鎵層橫向生長，生成氮化鎵微電子層。在一個實施例中，硅層是硅基板，其表面被轉(zhuǎn)換為3C-碳化硅。在另一實施例中，硅層是由植入的OXygen(SIMOX)硅分離的一部分，包括定義硅基板上的層的植入氧層。在另一個實施例中，硅層是絕緣子上的硅(SOI)襯底的一部分，其中硅層被粘接到襯底上。因此，本發(fā)明可以使用傳統(tǒng)的大塊硅、SIMOX和SOI基底作為制造氮化鎵微電子層的基礎(chǔ)或平臺。利用傳統(tǒng)硅技術(shù)，可以使用低成本和/或大面積硅子板和傳統(tǒng)硅片工藝系統(tǒng)。因此，可以提供低成本和/或高批量生產(chǎn)氮化鎵微電子疊層。硅層的表面優(yōu)選為con。

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實驗

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一種制備氮化鎵微電子電子層的方法，包括以下步驟：在硅層表面外延生長3C-碳化硅層；稀釋3C-碳化硅層，在較薄的3C-碳化硅層上生長2H-氮化鎵層，橫向生長2H-氮化鎵層以產(chǎn)生氮化鎵微電子層。其中硅層是硅基底，在外延生長的步驟之前，先將氧植入硅基質(zhì)中，以定義硅基質(zhì)上的層。其中生長步驟之前是在3C-碳化硅的外延生長層上生長氮化鋁或氮化鎵層的步驟，生長步驟包括在3C-硅汽車箱層的外延生長層對面生長2H-氮化鎵層的步驟。在2H-氮化鎵層上形成掩模，該掩模包括暴露2H-氮化鎵層的至少一個開口；并且通過至少一個開口將2H-氮化鎵層橫向生長到掩模上。橫向生長步驟包括步驟：在2H氮化鎵層中定義至少一個側(cè)壁的2H氮化鎵層壁中形成至少一個溝槽；并從至少一個側(cè)壁側(cè)生長2H氮化鎵層。橫向生長的步驟包括步驟：在2H-氮化鎵層中定義至少一個側(cè)壁的2H-氮化鎵壁中形成至少一個柱；并從至少一個側(cè)壁橫向生長2H-氮化鎵層。

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