[发明专利]磊晶生成结构及其生成方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种磊晶生成结构及其生成方法，尤指一种适用于氮化镓(GaN)的磊晶生成结构与方法。

背景技术

在现有技术中，异质基板(如Sapphire、Si等)晶格常数与热胀系数差异必然影响磊晶结构品质，造成磊晶层的缺陷与应力，应力进一步会导致晶圆翘曲，影响元件工艺精确度。以Si基板为例，其与GaN存在着高达16.2％的晶格不匹配、113％的热胀系数差异、以及Si与氮(N)原子间高反应活性等不利因素。此外，GaN磊晶生成于硅基板时，其GaN会存在大于10⁹cm^-2的缺陷密度(highdefectdensity)，即每平方厘米存在大于10⁹个缺陷。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种磊晶生成结构。

本发明的目的还在于提供上述磊晶生成结构的生成方法。本发明的磊晶生成结构及其生成方法可以降低磊晶缺陷密度。

本发明提供一种磊晶生成结构，适用于GaN的磊晶生成结构，磊晶生成结构包含：基板；多个晶种，以阵列式排列并设置于基板的表面；多个纳米柱，分别纵向设置于上述晶种上；以及薄膜，水平覆盖于多个纳米柱的上表面以形成平面。

根据本发明所述的磊晶生成结构，上述晶种为氮化铝。

根据本发明所述的磊晶生成结构，上述纳米柱与薄膜为氮化镓。

根据本发明所述的磊晶生成结构，上述纳米柱的长度为50nm-150nm；宽度为100-300nm。

根据本发明所述的磊晶生成结构，上述以阵列式排列的晶种之间的间距为100-300nm。

根据本发明所述的磊晶生成结构，上述薄膜厚度为3-4μm或3-5μm。

根据本发明所述的磊晶生成结构，其中，上述基板为硅基板、蓝宝石基板、氮化镓基板或碳化硅基板。

本发明提供一种磊晶生成结构的生成方法，适用于GaN的磊晶生成，该方法包含：提供硅基板；在该硅基板上设置氮化铝层，并利用软性纳米压印后；利用强酸蚀刻氮化铝层，使氮化铝层形成以阵列式排列的多个晶种；利用磊晶成长使GaN在上述晶种上纵向生成多个纳米柱；以及利用磊晶成长使GaN横向生成薄膜；其中，薄膜水平覆盖于多个纳米柱的上表面以形成平面。

根据本发明所述的磊晶生成结构的生成方法，上述强酸可采用氢氟酸来实现。

根据本发明所述的磊晶生成结构的生成方法，上述基板为硅基板、蓝宝石基板、氮化镓基板或碳化硅基板。

根据本发明所述的磊晶生成结构的生成方法，以阵列式排列的上述晶种之间的间距为100-300nm。

本发明采取以低温生成分子束磊晶法，并搭配阵列式晶种使GaN在硅基板上生成纳米柱，通过GaN纳米柱之间的空隙可以降低因晶格不匹配所产生的应力，如此一来可增加GaN薄膜的厚度，改善现有技术中存在的密度缺陷。

附图说明

图1A为本发明磊晶生成结构的示意图；

图1B为本发明磊晶生成结构的基板101与晶种102的俯视图；

图1C为本发明磊晶生成结构的基板以及纳米柱的俯视图；

图2A为本发明磊晶生成结构的生成方法的流程图；

图2B为氮化铝层蚀刻后的示意图；

图2C为GaN纳米柱纵向生成于晶种上的示意图；

图2D为GaN薄膜横向生成于GaN纳米柱上的示意图；

图3A为本发明利用光激发荧光法测量的频谱图；

图3B为本发明在不同环境温度下利用光激发荧光法测量的频谱图。

主要附图标号说明：

100磊晶生成结构

101基板

102晶种

103纳米柱

104薄膜

B底层

T上表面

S201～S204步骤。

具体实施方式

为使本发明所运用的技术内容、发明目的及其达成的功效有更完整且清楚地揭露，现对本发明进行以下详细说明，并请一并参阅附图及主要附图标号说明。

实施例1

请参阅图1A，图1A为本发明磊晶生成结构的示意图。在本实施例中，其结构为GaN的磊晶生成结构，磊晶生成结构100包含：基板101、多个晶种102、多个纳米柱103以及薄膜104。

在此请注意，在本实施例中，基板101是由硅(Si)基板、蓝宝石基板、氮化镓基板或碳化硅基板所实现的。