[发明专利]一种外延结构及其制备方法

说明书

公开了一种外延结构及其制备方法，所述外延结构包括：硅衬底，所述硅衬底具有第一表面；外延层，所述外延层设置在所述第一表面；所述外延层包括若干子外延层和网格状裂纹，所述若干子外延层被配置为由所述网格状裂纹隔开，所述外延层的材料为III‑V族材料。本公开的外延结构及其制备方法，能够利用该网格状裂纹释放热失配张应力，从而获得更厚更高质量的外延材料，减小高温外延生长时硅衬底翘曲。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，特别是涉及一种外延结构及其制备方法。

背景技术

III-V族半导体材料由于其具有直接带隙、禁带宽度大、击穿场强高、易于制备异质结结构、抗辐射、耐腐蚀热稳定性好等优良性能被广泛的用于发光器件和高频高功率电子器件的制作。以氮化镓器件为例，目前由于缺少高质量大尺寸的氮化镓衬底，氮化镓基器件薄膜通常是通过异质外延的生长方法制备在蓝宝石、碳化硅、硅等衬底上。

相较于蓝宝石和碳化硅衬底，硅衬底具有晶圆尺寸大、晶体质量高、热导率较好、单片价格低、衬底电导率易于调整等优点。同时硅衬底的制备和后续加工技术也是比较成熟的使得硅衬底成为目前用于氮化镓外延的一种重要衬底。硅衬底上异质生长III-V族材料薄膜时，由于外延薄膜和衬底之间存在较大的热失配，为了获得低翘曲的外延片需要在高温外延生长中存储足够的压应力补偿降温过程中热失配产生的张应力。例如，硅衬底上外延生长氮化镓时当存储压应力不足时会导致外延片表面出现裂纹从而影响外延片质量和良率。硅衬底在高温外延生长氮化镓时可以存储的压应力是有限的，过大的压应力会导致硅衬底发生塑性形变最终影响外延片的翘曲。

发明内容

为降低外延薄膜和衬底之间存在较大的热失配给外延结构质量带来的影响，本公开提供一种外延结构及其制备方法。

本公开的一方面，提供一种外延结构，其包括：

硅衬底，所述硅衬底具有第一表面；

外延层，所述外延层设置在所述第一表面；

所述外延层包括若干子外延层和网格状裂纹，所述若干子外延层被配置为由所述网格状裂纹隔开，所述外延层的材料为III-V族材料。

本公开的一方面，提供一种外延结构，其包括：

硅衬底，所述硅衬底具有第一表面和背离所述第一表面的第二表面；

外延层，所述外延层设置在所述第一表面；

所述外延层包括若干子外延层和网格状裂纹，所述若干子外延层被配置为由所述网格状裂纹隔开，所述外延层的材料为III-V族材料；

所述第二表面上设置有向所述第一表面方向凹陷的网格状图案，所述网格状裂纹在所述第二表面上的投影与所述网格状图案重合或重叠。

本公开的一方面，提供一种外延结构，其包括：

硅衬底，所述硅衬底具有第一表面；

外延层，所述外延层设置在所述第一表面；

所述外延层包括若干子外延层和网格状裂纹，所述若干子外延层被配置为由所述网格状裂纹隔开，所述外延层的材料为III-V族材料；

所述硅衬底内部设置有网格状图案埋层，所述网格状裂纹在所述网格状图案埋层所在平面上的投影与所述网格状图案埋层重合或重叠。

本公开的一方面，提供一种外延结构的制备方法，包括如下步骤：

提供硅衬底，所述硅衬底具有第一表面和背离所述第一表面的第二表面，所述第二表面上设置有向所述第一表面方向凹陷的网格状图案；