專利名稱：硅上的高質(zhì)量GaN高壓HFET的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容總體涉及氮化鎵(GaN)襯底，更具體地，本公開內(nèi)容涉及一種用于在硅上制備GaN襯底的方法。
背景技術(shù)：
寬帶隙半導(dǎo)體廣泛用于制備針對(duì)高壓應(yīng)用的有源器件。一種稱為異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(HFET)(也被稱作高電子遷移率晶體管(HEMT))的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)類型使用寬帶隙半導(dǎo)體來(lái)實(shí)施用于高性能功率電子器件(power electronics)的晶體管。在一個(gè)實(shí)施例中，寬帶隙HFET器件可被用作高壓開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)元件。GaN是已經(jīng)得到特別關(guān)注的寬帶隙半導(dǎo)體的一個(gè)實(shí)施例。例如，AlGaN/GaN HFET由于其較寬的帶隙和高的電子飽和速度(這二者都使得能夠?qū)崿F(xiàn)高壓操作)而顯示出功率電子器件的前景。然而，形成GaN襯底時(shí)的困難和成本限制了將基于GaN的器件應(yīng)用到特定市場(chǎng)。由于制造大量GaN晶圓(wafer)的成本和困難，通常通過(guò)在另一個(gè)襯底上生長(zhǎng)GaN膜來(lái)制造GaN襯底。例如，碳化硅(SiC)或藍(lán)寶石(Al2O3)晶圓可用作GaN襯底的操作晶圓(handle wafer)(即GaN膜沉積在操作晶圓上方)。然而,藍(lán)寶石是一種不良的熱導(dǎo)體,在封裝期間表現(xiàn)出困難，而SiC晶圓也非常昂貴。此外，兩種類型的晶圓都僅能用作小直徑晶圓，這省去了較大直徑所能提供的規(guī)模經(jīng)濟(jì)。形成GaN襯底的另一個(gè)選擇是使用硅操作晶圓，硅操作晶圓是廉價(jià)的，并能夠提供大直徑。此外，已經(jīng)很好地開發(fā)了針對(duì)硅晶圓的封裝所需要的后端磨削和拋光。然而，由于GaN和硅之間的大的晶格失配和大的熱失配，難于直接在硅(Si)襯底上可靠地生長(zhǎng)GaN。而是，硅上無(wú)裂紋GaN的外延生長(zhǎng)可能需要擴(kuò)展(extensive)緩沖層，該緩沖層被建造以使得在生長(zhǎng)期間以及生長(zhǎng)之后的彎曲和翹曲最小化。此外，高壓應(yīng)用(例如600V以上)可能要求超過(guò)2.5 μ m甚至高達(dá)4 μ m (例如對(duì)于1000V的應(yīng)用)的緩沖層。


從下文結(jié)合附圖呈現(xiàn)的更具體的描述，將會(huì)更明了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案的各個(gè)方面、特征和優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的非限制及非窮舉性的實(shí)施方案通過(guò)參考下列附圖進(jìn)行描述，其中在各個(gè)視圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相似的部件，除非另有說(shuō)明。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的在制備GaN襯底中使用的沿著〈111〉晶體取向具有暴露表面的不例性娃晶圓。圖2不出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的處于制備GaN襯底的一個(gè)階段時(shí)的襯底，其中在該階段晶體氧化鋁Al2O3膜在晶圓的頂部表面上。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的處于制備GaN襯底的另一個(gè)階段時(shí)的襯底，其中在該階段非晶膜(amorphous film)在Al2O3膜下方。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的處于制備GaN襯底的又一個(gè)階段時(shí)的襯底，該階段是在已經(jīng)于AlN膜的頂部上生長(zhǎng)GaN膜之后。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的處于制備GaN襯底的又一個(gè)階段時(shí)的襯底，該階段是在已經(jīng)生長(zhǎng)多個(gè)交錯(cuò)的GaN膜層和AlN膜層從而形成適于HFET成型的表面之后。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的制備可適于形成晶體管和其他器件的GaN襯底的一個(gè)示例性工藝的流程圖。
具體實(shí)施例方式在下文的描述中陳述了多個(gè)特定細(xì)節(jié)，以提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言明了的是，不必使用特定細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)踐本發(fā)明。在其他實(shí)例中，為避免模糊本發(fā)明，沒有詳細(xì)描述眾所周知的材料或方法。貫穿本申請(qǐng)文件所參引的“一個(gè)實(shí)施方案”、“一實(shí)施方案”、“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”意指，關(guān)于所述實(shí)施方案或?qū)嵤├枋龅木唧w特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中。因此，在整個(gè)申請(qǐng)文件的不同地方出現(xiàn)的措詞“在一個(gè)實(shí)施方案中”、“在一實(shí)施方案中”、“一個(gè)實(shí)施例”或“一實(shí)施例”未必都指的是相同的實(shí)施方案或?qū)嵤├?。而且，所述具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何合適的組合和/或子組合被結(jié)合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案或?qū)嵤├?。具體的特征、結(jié)構(gòu)或特性可包括在集成電路、電子電路、組合邏輯電路、或者提供所描述功能的其他合適的部件中。此外，應(yīng)理解此處提供的附圖是用于對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員進(jìn)行解釋的目的，并且附圖未必按比例畫出。圖1-5示出了圖6所示出的示例性工藝的各個(gè)階段時(shí)的GaN襯底，圖6示出的示例性工藝用于形成可適于在制備晶體管(例如HFET)中使用的GaN襯底。流程圖600(圖6)的方框在下文參照?qǐng)D1-5以及多個(gè)示例性加工操作和步驟進(jìn)行解釋。圖1-5中示出的襯底和結(jié)構(gòu)的特征、形狀和比例不對(duì)權(quán)利要求構(gòu)成限制。此外，應(yīng)理解，下文的解釋是針對(duì)一個(gè)實(shí)施例，不對(duì)權(quán)利要求構(gòu)成限制。如圖1示出的，該圖描繪了制備GaN襯底的初始階段，晶圓100包括頂部表面104和底部表面102。在圖1中示出的實(shí)施例中，晶圓100是〈111〉硅晶圓。在該實(shí)施例中，晶圓100是〈111〉硅晶圓，因?yàn)轫敳勘砻?04和底部表面102暴露了形成晶圓的晶體硅的〈111〉晶體取向。如下文描述的，晶圓100可用作操作晶圓，以生長(zhǎng)GaN膜(未示出)。例如，可在晶圓100的頂部表面104或者一個(gè)中間層上方生長(zhǎng)GaN膜(未示出)。晶圓100可以是典型的厚度，例如在500 μ m到1000 μ m之間，但是也可使用其他厚度。現(xiàn)參考圖2，該圖示出了在制備GaN襯底期間一個(gè)階段之后的襯底200，氧化鋁(Al2O3)膜202與晶圓100的頂部表面104交界(interface)。在一個(gè)實(shí)施例中，Al2O3膜202提供了一個(gè)類似于藍(lán)寶石襯底的表面的表面，這可允許再利用針對(duì)藍(lán)寶石襯底所開發(fā)的工藝。此外，Al2O3膜202還可作為用于生長(zhǎng)隨后的膜的種子層(seed layer)。例如，Al2O3膜202可以是用于隨后的氮化鋁(AlN)膜的種子層。在另一個(gè)實(shí)施例中，Al2O3膜202可具有C-軸線取向，該取向匹配娃晶圓的〈111〉表面(都是六邊形)。晶體Al2O3膜202可以是5nm到50nm。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體Al2O3膜202是約5nm。如進(jìn)一步示出的，圖2示出了在晶圓100的頂部表面104 (圖1)上方生長(zhǎng)晶體Al2O3膜202之后的晶圓100。在一個(gè)實(shí)施例中，使用分子束外延(MBE)工具和MBE工藝來(lái)生長(zhǎng)Al2O3膜202，使得Al2O3膜202直接在晶圓100的表面上。具體地，MBE允許在低溫時(shí)沉積，這可防止硅的氧化。在沉積Al2O3膜202時(shí)較高的真空度還可幫助防止硅氧化。其他的工具和工藝——例如化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝和工具——還可用于形成Al2O3膜202 (在Al2O3膜202與晶圓100的硅表面之間具有或者不具有干涉層)。在一個(gè)實(shí)施例中，由于Al2O3膜202和晶圓100之間的晶格失配，晶圓100可在Al2O3膜202上施加張應(yīng)力(tensile stress)。Al2O3膜202中形成的位錯(cuò)(dislocation)可緩和初始張應(yīng)力，并減少翹曲。如下文將討論的，可在Al2O3膜202的頂部上生長(zhǎng)額外的GaN膜層，這可允許在Al2O3膜202上施加壓縮應(yīng)力，并有助于減輕初始張應(yīng)力，限制晶圓100中的翹曲。在一個(gè)實(shí)施例中，晶體Al2O3膜202可直接接觸晶圓100，S卩，在晶圓100的頂部表面104和Al2O3膜202之間沒有干涉膜。如果例如通過(guò)防止晶圓100的表面在形成晶體Al2O3膜202之前被氧化的方式沉積Al2O3膜202，則可能是這種情形。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以一種具體的方式加工半導(dǎo)體器件200，以允許在硅晶圓100和Al2O3膜202之間形成中間膜(未示出)，從而減輕應(yīng)力或者用于其他目的。例如，可形成一層硅鋁氧化物，以在晶圓100與晶體Al2O3膜202交界處緩解應(yīng)力?，F(xiàn)參考圖3，該圖示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的在制備GaN襯底期間一個(gè)階段之后的襯底300，非晶膜302在晶圓100與Al2O3膜304之間形成。在一個(gè)實(shí)施例中，非晶膜302包括來(lái)自晶圓100和Al2O3膜的鋁、硅和氧(AlSiO)。在一些實(shí)施例中，孔隙(void) 306可構(gòu)成和改變?cè)忌L(zhǎng)的Al2O3膜202的表面拓?fù)洌孕纬葾l2O3膜304。具體地，孔隙306可允許通過(guò)湮沒(annihilation)工藝來(lái)減小位錯(cuò)密度。一些孔隙306的底部可暴露非晶AlSiO膜302 ;然而，并非所有的孔隙都必須暴露非晶AlSiO膜302。此外，AlN膜308已經(jīng)在Al2O3膜304上方形成，并暴露非晶膜302的一部分。在其他實(shí)施例中，可形成不具有孔隙的非晶膜302。此外，在一些情形中，可以不在非晶膜302的暴露在孔隙306的底部處的部分上形成AlN膜308。在一個(gè)實(shí)施例中，可在高溫退火期間于Al2O3膜304和晶圓100之間形成非晶膜302，所述高溫退火還可導(dǎo)致Al2O3膜304匯集(pool)并形成暴露非晶膜302的一部分的孔隙306?？紫?06可由隨后的膜沉積和/或后續(xù)的在Al2O3膜304的表面上的生長(zhǎng)而被填充，并可通過(guò)導(dǎo)致穿透位錯(cuò)(threading dislocation)卷回至其他穿透位錯(cuò),來(lái)促進(jìn)在后續(xù)形成的GaN膜中的穿透位錯(cuò)湮沒。在另一個(gè)實(shí)施例中，孔隙306還可使位錯(cuò)從向上行進(jìn)轉(zhuǎn)向至可發(fā)生裂隙的襯底表面。即使在Al2O3膜304中形成孔隙306，Al2O3膜304的區(qū)域仍可保持晶體結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，非晶膜302可緩解Al2O3膜304和晶圓100之間的應(yīng)力。非晶膜302的厚度可由晶圓100的溫度以及將晶圓100保持在該溫度時(shí)的時(shí)間來(lái)控制。在一個(gè)實(shí)施例中，非晶膜302可在低至800°C的溫度時(shí)形成。非晶膜302的典型厚度在2nm到IOnm之間。在一種情形中，非晶膜302是2nm厚。在一個(gè)示例性工藝中，孔隙306和AlSiO非晶膜302在如下工藝期間形成，該工藝用以在金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)工具中于Al2O3膜304上生長(zhǎng)一個(gè)初始AlN膜308。生長(zhǎng)AlN膜308的第一步可以是在生長(zhǎng)AlN膜308之前從Al2O3膜304的表面移除污染物的高溫退火。例如，該高溫退火可以是約850°C到950°C，持續(xù)5到20分鐘。在該高溫退火期間，可形成孔隙306和非晶膜302。用于形成AlN膜308的示例性方法開始于氮化工藝，以在Al2O3膜308上形成薄的AlN膜。接著，可使用(氨)NH3作為氮源，使用三甲基鋁(TMA)作為鋁源，在MOCVD室中形成低溫AlN膜。換句話說(shuō)，TMA提供了鋁，該鋁在表面處與來(lái)自NH3的氮成核(nucleate),從而在約55(TC到65(TC的溫度時(shí)形成AlN膜。一旦形成AlN膜,溫度可以升高至1050°C且持續(xù)約I到5分鐘，以使AlN晶體化。在一個(gè)實(shí)施例中，AlN膜308可以是例如約20nm厚,但是厚度還可以在IOnm到200nm之間。圖4示出了在制備GaN襯底期間一個(gè)階段之后的襯底400。第一層壓層(laminatelayer)已經(jīng)形成，該層壓層包括上文關(guān)于圖3描述的AlN膜308和GaN膜402。如圖4中示出的，Al2O3膜304中的孔隙還存在于GaN膜402的表面中。然而，孔隙的尺寸明顯減小。此外,可在GaN膜402中看到穿透位錯(cuò)404，尤其可在Al2O3膜304中的孔隙上方的區(qū)域中看到穿透位錯(cuò)404。如果AlN膜是第一層壓層的一部分，則可在Al2O3膜和暴露的非晶膜上方生長(zhǎng)AlN膜。隨后的層壓層可具有在先前的層壓層的GaN膜上方生長(zhǎng)的AlN膜?？砂凑丈衔年P(guān)于方框604的描述生長(zhǎng)AlN膜?；蛘呖墒褂闷渌哂胁煌瑴囟?、生長(zhǎng)速度和V/III比的工藝。例如，第一層壓層(其中AlN膜在Al2O3膜和暴露的非晶膜上形成)包括一個(gè)可由高溫工藝形成的AlN膜，但是在隨后的層壓層中使用的隨后的AlN膜層可使用如下一個(gè)工藝方法，該工藝方法使用比用于第一層壓層的AlN膜的方法更低的峰值溫度。作為其他實(shí)施例，用于后續(xù)生長(zhǎng)的AlN膜的方法可以省略晶體化或氮化步驟。每個(gè)層壓層的AlN膜可以是例如約20nm厚，但是厚度還可在IOnm和200nm之間。在生長(zhǎng)AlN膜之后，在AlN膜上方生長(zhǎng)GaN膜。例如，MOCVD工具可用于生長(zhǎng)GaN膜。一個(gè)示例性方法可包括1030°C的溫度、100托的壓力、以及約2000的V/III比(例如NH3與三甲基鎵(TMGA)的比)、以及2 μ m/hr的生長(zhǎng)速度。在一些情形中，用于生長(zhǎng)AlN膜的相同的MOCVD室可用于GaN膜，無(wú)需將晶圓從工具中移出。在另一些情形中，單獨(dú)的工具可用于AlN膜和GaN膜。多個(gè)層壓層中的每一個(gè)的GaN膜可以是500nm到50000nm厚。最后的GaN膜可以是若干微米厚，以支撐高壓(例如600V以上)器件。由于在Al2O3膜中形成了孔隙(上文關(guān)于圖3討論的)，所以第一層壓層的GaN膜不會(huì)生長(zhǎng)成為一個(gè)完整晶體。而是，該GaN膜會(huì)具有相對(duì)高的缺陷密度，例如位錯(cuò)，尤其是穿透位錯(cuò)。GaN膜內(nèi)位于Al2O3中的孔隙上方的區(qū)域可具有尤其高的穿透位錯(cuò)密度。在至少2個(gè)(例如2、3、4、5或更多個(gè))層壓層后，晶體管(或其他器件)例如AlGaN/GaNHFET可在頂部層壓層的GaN膜中形成。該頂部GaN膜可具有適合于待形成的具體類型器件的厚度。例如，如果待形成高壓(例如600V以上)器件，則可期望頂部GaN膜的厚度為至少2.5 μ m。如果待形成甚至更高電壓(例如1000V)的器件，則可需要頂部GaN膜的厚度為4 μπι。圖5示出了在制備GaN襯底期間一個(gè)階段之后的襯底500。已經(jīng)生長(zhǎng)了三個(gè)額外的層壓層。具體地，已經(jīng)生長(zhǎng)了 AlN膜502和GaN膜504的層壓層、AlN膜506和GaN膜508的層壓層，以及AlN膜510和GaN膜512的層壓層。如可看到的,對(duì)于每個(gè)隨后的層壓層，GaN膜中的穿透位錯(cuò)密度減小。類似地，Al2O3膜302中的孔隙隨著每個(gè)額外的層壓層而收縮。GaN膜512的頂部表面514可以適合于形成晶體管(或其他器件)，例如AlGaN/GaNHFET0
在至少2個(gè)(例如2、3、4、5或更多個(gè))層壓層后，晶體管(或其他器件)例如AlGaN/GaN HFET可在頂部層壓層的GaN膜中形成。該頂部GaN膜可具有適合于待形成的具體類型器件的厚度。例如，如果待形成高壓(例如600V以上)器件，則期望頂部GaN膜的厚度為至少2.5 μπι。如果待形成甚至更高電壓(例如1000V)的器件，則需要頂部GaN膜的厚度為4 μ mo此外，當(dāng)示出GaN膜512沒有任何穿透位錯(cuò)時(shí),這表示與之前層壓層中的一些或者所有相比，GaN膜512具有改進(jìn)的穿透位錯(cuò)密度。根據(jù)第一 GaN膜的厚度，一個(gè)或多個(gè)孔隙仍可存在于GaN膜的表面上。然而，隨著生長(zhǎng)額外的層壓層，孔隙上方的區(qū)域可具有高速率的穿透位錯(cuò)湮沒，甚至僅僅在第二層壓層之后。換句話說(shuō)，每個(gè)層壓層的GaN膜可具有比之前的層壓層的GaN膜更低的穿透位錯(cuò)密度。因此，在某一數(shù)量的層壓層之后，GaN膜可以是平坦的(在表面上看不到孔隙)，且穿透位錯(cuò)密度在可接受的水平。因此，通過(guò)使用多個(gè)層壓層來(lái)代替單個(gè)較厚的層，一些位錯(cuò)線可以從豎直向上行進(jìn)被重新導(dǎo)向至形成裂紋的表面。因此，上文描述的新的緩沖層可表現(xiàn)得類似于藍(lán)寶石襯底，允許很容易地轉(zhuǎn)用(transfer)針對(duì)藍(lán)寶石所開發(fā)的外延工藝。該緩沖層允許使用比藍(lán)寶石襯底更便宜的GaN襯底。注意到，GaN膜在Al2O3上的生長(zhǎng)還可以是在連續(xù)的壓縮應(yīng)力下(不同于當(dāng)在硅上直接生長(zhǎng)GaN時(shí)，其中取決于應(yīng)力工程所使用的各層的組合，GaN膜可以是張緊的或壓縮的)。GaN的壓縮應(yīng)力可以補(bǔ)償在冷卻襯底期間由硅和GaN之間的熱失配所生成的張應(yīng)力。該補(bǔ)償可形成無(wú)裂縫的GaN膜，用于高壓應(yīng)用的較厚的GaN膜，以及6英寸或8英寸硅襯底的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)變。圖6示出了形成GaN襯底的一個(gè)示例性工藝的流程圖600。在方框602中，獲得一個(gè)在頂部表面上具有Al2O3膜的〈111〉硅晶圓。在方框603中，在Si晶圓和Al2O3之間的交界處形成非晶膜。在方框604中，使用例如高溫退火在Al2O3膜中形成孔隙。在方框606中，形成多個(gè)層壓層。每個(gè)層壓層包括AlN膜頂部上的一個(gè)GaN膜。上述對(duì)本發(fā)明所示出實(shí)施例的描述，包括在摘要中所描述的內(nèi)容，并不意在是窮舉性的或者是對(duì)于所公開的精確形式的限制。由于本發(fā)明的具體實(shí)施方案和實(shí)施例是出于說(shuō)明目的而被描述的，因此在不偏離本發(fā)明的更寬精神和范圍的情況下，各種等同的修改都是可能的。事實(shí)上，應(yīng)理解，厚度、材料、加工操作等的特定實(shí)施例被提供用于解釋目的，其他的厚度、材料、加工操作等還可被用在根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的其他實(shí)施方案、實(shí)施例和工藝中?？梢园凑丈鲜鲈敿?xì)描述，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行這些修改。在下面的權(quán)利要求中使用的措詞不應(yīng)該被解釋為將本發(fā)明限制在說(shuō)明書和權(quán)利要求中所公開的特定實(shí)施方案。而是，本發(fā)明的范圍將完全由下面的權(quán)利要求決定，所述權(quán)利要求將根據(jù)權(quán)利要求解釋的既定規(guī)則被解釋。本說(shuō)明書和附圖相應(yīng)地被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.在硅襯底上形成GaN層的方法，該方法包括: 在娃晶圓和位于該娃晶圓表面上的Al2O3膜之間形成一個(gè)非晶AlSiO膜；以及 在所述Al2O3膜上方沉積多個(gè)層壓層，其中每個(gè)層壓層都包括位于AlN層上方的GaN層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成一個(gè)非晶膜包括在600°C以上加熱所述硅晶圓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括: 在一個(gè)硅晶圓的頂部表面上的Al2O3膜中形成孔隙，其中，所述硅晶圓的頂部表面沿著〈111>硅晶體取向，且其中所述孔隙被AlN和GaN填充。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中形成所述孔隙包括沿著所述孔隙的底部暴露所述非晶膜的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中形成所述孔隙和形成所述非晶膜同時(shí)發(fā)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中形成所述孔隙作為金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)工藝的一部分而發(fā)生 。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中沉積所述層壓層作為MOCVD工藝的一部分而發(fā)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中形成所述孔隙包括在1000°C以上加熱所述硅晶圓。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述多個(gè)層壓層是僅三個(gè)層壓層。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述多個(gè)層壓層是僅四個(gè)層壓層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述多個(gè)層壓層的最后形成的層壓層的GaN膜為至少2.5μπι厚。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述最后形成的層壓層的GaN膜為至少4μπι厚。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在所述多個(gè)層壓層的最后形成的層壓層的GaN膜上形成一個(gè)晶體管。
14.一種GaN襯底，包括: 一個(gè)硅襯底，具有沿著〈111〉晶體取向的頂部表面和底部表面； 一個(gè)Al2O3膜，在所述硅襯底的頂部表面的上方，其中所述Al2O3膜是晶體； 一個(gè)非晶膜，在所述硅襯底的頂部表面和所述Al2O3膜之間；以及 多個(gè)層壓層，在所述Al2O3膜上方，其中每個(gè)層壓層都包括位于AlN膜上方的GaN膜。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的GaN襯底，還包括: 限定在所述Al2O3膜中的多個(gè)孔隙。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的GaN襯底，其中距離所述硅襯底最遠(yuǎn)的最后一個(gè)層壓層的GaN膜為至少2.5μπι厚。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的GaN襯底，其中所述最后一個(gè)層壓層的GaN膜為至少4μm厚。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的GaN襯底，還包括: 在距離所述硅襯底最遠(yuǎn)的最后一個(gè)層壓層上形成一個(gè)晶體管。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的GaN襯底，其中最靠近所述硅襯底的頂部表面的第一層壓層填充所述孔隙。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的GaN襯底，其中第二層壓層的穿透位錯(cuò)密度低于所述第一層壓層的穿透位錯(cuò)密度，其中與所述第一層壓層相比，所述第二層壓層進(jìn)一步遠(yuǎn)離所述硅襯底的頂部表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的GaN襯底，其中所述多個(gè)層壓層是僅三個(gè)層壓層。
22.根據(jù)權(quán)利要求1 4所述的GaN襯底，其中所述多個(gè)層壓層是僅四個(gè)層壓層。
全文摘要
公開了適于形成電子器件的硅上方的GaN襯底，以及制作這些襯底的方法，所述電子器件例如是異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(HFET)。在硅晶圓的頂部表面上的晶體Al2O3膜中形成孔隙。所述硅晶圓的頂部表面沿著<111>硅晶體取向。多個(gè)層壓層沉積在所述孔隙和所述Al2O3膜上方。每個(gè)層壓層都包括AlN膜和GaN膜。晶體管或其他器件可在頂部GaN膜中形成。
文檔編號(hào)H01L29/778GK103165444SQ20121052020
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者J·拉姆德尼, J·P·愛德華茲, L·劉 申請(qǐng)人:電力集成公司