具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件及其制备方法、半导体器件.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115995510A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202310092618.4(22)申请日2023.01.17(71)申请人之江实验室地址311121浙江省杭州市余杭区之江实验室南湖总部(72)发明人张苗苗玉虓韩根全(74)专利代理机构杭州华进联浙知识产权代理有限公司33250专利代理师亓一舟(51)Int.Cl.H01L31/18(2006.01)H01L31/101(2006.01)H01L31/0236(2006.01)H01L31/0352(2006.01)H01L31/032(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图2页(54)发明名称具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件及其制备方法、半导体器件(57)摘要本发明涉及具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件及其制备方法、半导体器件。该制备方法包括：提供硅晶圆，硅晶圆包括依次层叠设置的硅顶层、掩埋氧化物层及硅基底层；将硅晶圆进行刻蚀，刻蚀方向为由硅顶层向掩埋氧化物层的垂直方向，得到具有凹槽的结构化复合衬底，凹槽包括贯穿硅顶层的第一凹槽，以及由第一凹槽延伸至掩埋氧化物层内部形成的第二凹槽，第二凹槽的深度小于掩埋氧化物层厚度；将结构化复合衬底在碳纳米材料、镓源及氧源环境条件下进行化学气相沉积，使镓源在第一凹槽内沉积生长，得到具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件。该制备方法使硅晶圆器件中氧化镓纳米结构形成高效电子传输通道，同时降低结晶层产生，避免电子在结晶层传输。CN115995510ACN115995510A权利要求书1/1页1.一种具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：提供硅晶圆，所述硅晶圆包括依次层叠设置的硅顶层、掩埋氧化物层以及硅基底层；将所述硅晶圆进行刻蚀，刻蚀方向为由硅顶层向掩埋氧化物层的垂直方向，得到具有凹槽的结构化复合衬底，其中，所述凹槽包括贯穿所述硅顶层的第一凹槽，以及由所述第一凹槽延伸至所述掩埋氧化物层内部形成的第二凹槽，且所述第二凹槽的深度小于掩埋氧化物层的厚度；将所述结构化复合衬底在碳纳米材料、镓源以及氧源环境的条件下进行化学气相沉积，使所述镓源在所述第一凹槽内沉积生长，得到具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件。2.根据权利要求1所述的具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件的制备方法，其特征在于，所述硅顶层的厚度为10nm‑50nm；及/或，所述掩埋氧化物层的厚度为30nm‑200nm；及/或，所述硅基底层的厚度为500μm‑700μm。3.根据权利要求1所述的具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件的制备方法，其特征在于，所述掩埋氧化物层的材质选自二氧化硅、氧化铝、石英中的至少一种。4.根据权利要求1所述的具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件的制备方法，其特征在于，所述碳纳米材料的尺寸为30nm‑100nm：及/或，所述碳纳米材料选自纳米金刚石、碳纳米管中的至少一种。5.根据权利要求1所述的具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件的制备方法，其特征在于，所述镓源选自氧化镓粉末。6.根据权利要求1所述的具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件的制备方法，其特征在于，所述氧源的流量为0.5sccm‑3sccm；及/或，所述氧源选自氧气。7.根据权利要求1所述的具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件的制备方法，其特征在于，所述化学气相沉积的温度为900℃‑1100℃，时间为3min‑10min。8.一种由如权利要求1‑7任一项所述的制备方法制备得到的具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件，其特征在于，所述具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件包括所述结构化复合衬底，以及生长于所述第一凹槽内的氧化镓纳米结构，其中，所述氧化镓纳米结构由氧化镓纳米材料相互交叠构成。9.根据权利要求8所述的具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件，其特征在于，所述氧化镓纳米材料选自氧化镓纳米线时，所述氧化镓纳米线的长径比大于104。10.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件中包括如权利要求8或9所述的具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件，所述半导体器件主要电流传输方向为横向。2CN115995510A说明书1/8页具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件及其制备方法、半导体器件技术领域[0001]本发明涉及纳米器件制造技术领域，特别是涉及一种具有氧化镓纳米结构的硅晶圆器件及其制备方法、半导体器件。背景技术[0002]氧化镓(Ga2O3)作为一种新型的宽禁带半导体材料引起了人们的广泛关注。Ga2]3材料具有较氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)为代表的第三代半导体材料更宽的禁带宽度，其禁带宽度高达4.2eV‑4.9eV，具有更高的击穿场强和抗辐射性，以及良好的热稳定性和化学稳定性，并且在可见光区和紫外光区的透过率非常高。基于这些优异的性能，Ga2O3材料在日盲波段紫