半导体晶片及其制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109378368A(43)申请公布日2019.02.22(21)申请号201811472350.2B82Y40/00(2011.01)(22)申请日2018.12.04(71)申请人西安赛富乐斯半导体科技有限公司地址710003陕西省西安市长安区上林苑一路15号4栋4102室(72)发明人陈辰宋杰崔周源(74)专利代理机构北京金讯知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11554代理人黄剑飞(51)Int.Cl.H01L33/00(2010.01)H01L33/02(2010.01)H01L33/16(2010.01)H01L33/20(2010.01)H01S5/30(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称半导体晶片及其制造方法(57)摘要本公开涉及一种在PSS衬底上沿半极性面外延生长GaN基片的方法，包括：在PSS衬底上在处理腔室内的第一温度环境下沿着半极性面外延生长成平坦的第一GaN半导体层；停止施加Ga载气，在处理腔室内第三温度环境下施加Si载气，从而采用MOCVD方式在第一GaN半导体层表面生成第三厚度的氮化硅层；停止施加硅载气，并将处理腔室内温度升高到第四温度从而使得氮化硅层部分熔化而形成氮化硅岛体；在第一温度下，在之前生成的第一GaN半导体层的表面以及氮化硅岛体的侧壁上继续外延生长形成第一GaN半导体层，直到最后包裹并覆盖氮化硅岛体后到第一厚度为止；以及在处理腔室内第二温度环境下沿着半极性面继续外延生长第二GaN半导体层到第二厚度为止。CN109378368ACN109378368A权利要求书1/2页1.一种在PSS衬底上沿半极性面外延生长GaN基片的方法，包括：在PSS衬底上在处理腔室内的第一温度环境下沿着半极性面外延生长成平坦的第一GaN半导体层；停止施加Ga载气，在处理腔室内第三温度环境下施加Si载气，从而采用MOCVD方式在第一GaN半导体层表面生成第三厚度的氮化硅层；停止施加硅载气，并将处理腔室内温度升高到第四温度从而使得氮化硅层部分熔化而形成氮化硅岛体；在第一温度下，在之前生成的第一GaN半导体层的表面以及氮化硅岛体的侧壁上继续外延生长形成第一GaN半导体层，直到最后包裹并覆盖氮化硅岛体后到第一厚度为止；以及在处理腔室内第二温度环境下沿着半极性面继续外延生长第二GaN半导体层到第二厚度为止。2.根据权利要求1所述的在PSS衬底上沿半极性面外延生长GaN基片的方法，其中所述氮化硅岛体的直径为10纳米或小于10纳米。3.根据权利要求1所述的在PSS衬底上沿半极性面外延生长GaN基片的方法，所述半极性面为(2021)、(2021)、(3031)以及(3031)之一。4.根据权利要求1所述的在PSS衬底上沿半极性面外延生长GaN基片的方法，其中，所述第二GaN半导体层为非掺杂型GaN半导体层、N型GaN半导体层或P型GaN半导体层。5.根据权利要求1所述的在PSS衬底上沿半极性面外延生长GaN基片的方法，其中外延生长具有第一厚度的第一GaN半导体层的工艺包括金属有机化学气相沉积或分子束外延生长工艺之一。6.根据权利要求1所述的在PSS衬底上沿半极性面外延生长GaN基片的方法，其中外延生长具有第一厚度的第一GaN半导体层包括将处理腔室内的温度调节为第一温度，而外延生长具有第二厚度的第二GaN半导体层包括将处理腔室内的温度调节为第二温度。7.根据权利要求6所述的在PSS衬底上沿半极性面外延生长GaN基片的方法，其中所述第二温度高于第一温度。8.根据权利要求7所述的在PSS衬底上沿半极性面外延生长GaN基片的方法，其中所述第一温度为300℃到800℃之间，所述第二温度高于800℃。9.根据权利要求1所述的在PSS衬底上沿半极性面外延生长GaN基片的方法，其中第三温度为800℃到950℃之间。10.根据权利要求9所述的在PSS衬底上沿半极性面外延生长GaN基片的方法，其中第四温度为950℃到1100℃之间。11.一种半导体晶片，其包括：含有半极性面的PSS衬底；在PSS衬底的半极性面外延生长的具有第一厚度的第一GaN半导体层，在第一GaN半导体层表面上外延生长的第二厚度的第二GaN半导体层，所述第二GaN半导体层与第一GaN半导体层之间有阻断第一GaN半导体层内的穿透位错的氮化硅岛体。12.根据权利要求11所述的半导体晶片，其中，所述氮化硅岛体的直径为10纳米或小于10纳米。13.根据权利要求11所述的半导体晶片，其中，PSS衬底的半极性面为(2021)、(2021)、2CN109378368A权利要求书2/2页(3031)以及(3031)之一。14.根据权利要求11所述的半导体晶片，其中，第一GaN半导体层为无掺杂的