[发明专利]通过退火及相关方法减少半导体层和半导体器件的缺陷

说明书

本发明题为“通过退火及相关方法减少半导体层和半导体器件的缺陷”。本发明涉及系统和方法。所公开实施方案的系统和方法包括减少半导体层中的缺陷。可以通过在衬底上形成半导体层、从半导体层的下侧移除衬底的至少一部分以及对半导体层进行退火以减少该层中的缺陷来减少缺陷。退火包括在该层处聚焦能量。

背景技术

半导体器件通常使用几种类型的材料在器件的电路中产生晶体管开关。一种常见的材料是硅，并且已经改进了用于半导体器件的晶圆的硅的纯化的技术。可以在半导体器件中使用的另一种材料是氮化镓(GaN)。GaN最典型地通过在衬底上外延生长GaN层来形成。例如，衬底可以是硅层。然而，生长GaN可能由于GaN和衬底(例如，硅衬底层)之间的不同材料特性而导致GaN中的缺陷。

附图说明

图1是具有GaN层的半导体晶圆的实施方案的横截面示意性侧视图；

图2是半导体晶圆的实施方案的横截面示意性侧视图，示出了用于减少GaN层中的缺陷的退火过程；

图3是半导体晶圆的实施方案的横截面示意性侧视图，示出了GaN层中减少的缺陷；

图4是半导体晶圆的实施方案的横截面示意性侧视图，示出了GaN下方的填料；

图5是半导体晶圆的实施方案的横截面示意性侧视图，示出了分立半导体器件的隔离；

图6是半导体器件的实施方案的横截面示意性侧视图，示出了由背衬金属支持的退火GaN层；

图7是半导体器件的实施方案的横截面示意性侧视图，示出了由背衬金属和填料衬底支持的退火GaN层；

图8是半导体器件的实施方案的横截面示意性侧视图，示出了由背衬金属支持的退火GaN层和背侧源极；

图9是半导体器件的实施方案的横截面示意性侧视图，示出了由具有背侧源极和填充的衬底的背衬金属支持的退火GaN层；并且

图10是半导体器件的实施方案的横截面示意性侧视图，示出了由背衬金属支持的退火GaN层和背侧栅极电极。

具体实施方式

为减少半导体层中的缺陷而提出的解决方案包括在半导体层与衬底隔离之后，用聚焦能量对半导体层进行退火。这种方法通过增加半导体层传播电信号和传导电流的能力而尤其有益地提高了半导体层的击穿电压。

现在转向附图，图1是晶圆100的实施方案的横截面示意性侧视图。晶圆100包括衬底层102和外延半导体层104，诸如氮化镓(GaN)。晶圆100可以是任何尺寸和配置，诸如在半导体制造中使用的6和8英寸直径的晶圆。晶圆的厚度与直径的比例不一定是图1中的比例。例如，衬底102可以包括1至100微米厚的硅层。衬底102通过任何已知的方法形成，诸如纯化硅锭并切片以产生形成衬底层102的晶圆。

在提供衬底层102之后，半导体层104可以外延生长在衬底102上。例如，材料能够以每小时1微米的速度生长到0.1微米至20微米之间的总厚度。另选地，半导体层104可以通过其他方法添加到衬底102。半导体层104的厚度使得击穿电压能够从薄层的几伏到较厚层的几千伏。在某些实施方案中，半导体层104的材料可以包含GaN，但是也可以包含在硅衬底上的铝镓氮化物、碳化硅、砷化镓、金刚石、氧化镓和类似组成，或者可以包含在锗衬底或其他衬底材料上的这些或其他组成。半导体层104可以包括由不同材料制成的附加层，诸如氮化铝(AlN)、氮化硅、氧化硅或它们的任何组合。