[发明专利]第Ⅲ族元素氮化物层的单步骤悬挂和侧向外延过生长

权利要求书

1.一种在衬底上制造氮化镓基半导体结构的方法，包含：

在所述衬底上形成具有开口的掩模；

垂直于开口并侧向经过掩模生长外延层，该外延层选自氮化镓和氮化镓的第III族元素氮化物合金；并且

使所述外延层的侧向生长速率保持足够的速率，以防止在掩模上形核的多晶氮化物材料阻止所述外延层的侧向生长。

2.根据权利要求1的制造方法，包含：保持侧向生长速率大于垂直生长速率。

3.根据权利要求1的制造方法，包含：保持侧向生长速率与垂直生长速率的比大于约1∶1。

4.根据权利要求1的制造方法，包含：保持侧向生长速率与垂直生长速率的比约在1∶1与4.2∶1之间。

5.根据权利要求1的制造方法，包含：保持侧向生长速率与垂直生长速率的比大于约4.2∶1。

6.根据权利要求3的制造方法，包含：使侧向生长速率保持在每小时约2-8微米。

7.根据权利要求1的制造方法，其中，衬底包含碳化硅。

8.根据权利要求1的制造方法，进一步包含：

穿过掩模中的开口生长缓冲层，其中所述缓冲层将支持第III族元素氮化物在其上进行的外延生长。

9.根据权利要求8的制造方法，其中，缓冲层的生长步骤包含生长Al_xGa_1-xN层，其中0≤x≤1。

10.根据权利要求9的制造方法，其中，缓冲层形成对于衬底的导电界面。

11.一种在衬底上制造氮化镓基半导体结构的方法，包括：

在衬底上形成其中具有开口的掩模；

在不抑制多晶氮化物材料在掩模上形核的条件下，由开口垂直地并侧向经过掩模生长外延层，该外延层选自氮化镓和氮化镓的第III族元素氮化物合金；

其中侧向生长的外延层对于多晶氮化物材料过生长。

12.根据权利要求11的制造方法，包含：保持侧向生长速率大于垂直生长速率。

13.根据权利要求11的制造方法，包含：保持侧向生长速率与垂直生长速率的比大于约1∶1。

14.根据权利要求11的制造方法，包含：保持侧向生长速率与垂直生长速率的比约在1∶1与4.2∶1之间。

15.根据权利要求11的制造方法，包含：保持侧向生长速率与垂直生长速率的比大于约4.2∶1。

16.根据权利要求13的制造方法，包含：使侧向生长速率保持在每小时约2-8微米。

17.根据权利要求11的制造方法，其中，外延层的生长在约1060-1120℃的温度下进行。

18.根据权利要求11的制造方法，包含在碳化硅衬底上形成掩模。

19.根据权利要求18的制造方法，包含：在SiC衬底的(0001)表面上沿<1100>方向形成条带掩模。

20.根据权利要求11的制造方法，进一步包含：

穿过掩模中的开口生长缓冲层，其中所述缓冲层将支持第III族元素氮化物的在其上的外延生长。

21.根据权利要求20的制造方法，其中，缓冲层的生长步骤包含生长Al_xGa_1-xN层，其中0≤x≤1。

22.根据权利要求21的制造方法，包含：缓冲层形成对于衬底的导电界面。

23.根据权利要求20的制造方法，包含：使缓冲层生长到其厚度大于掩模的厚度。

24.根据权利要求11的制造方法，包含：通过气相外延生长外延层，该气相外延使用选自三甲基镓、三甲基铝和氨的一种或多种源气体。

25.根据权利要求11的制造方法，包含：形成具有多个开口的掩模，使缓冲层和外延层从所述多个开口中生长。

26.根据权利要求25的制造方法，包含：使外延层生长直到侧向生长部分聚结。