[发明专利]一种氮化物异质结器件及其制备方法

说明书

本申请提供一种氮化物异质结器件及其制备方法，涉及半导体技术领域，方法包括：提供硅衬底，硅衬底的表面为(100)晶面；湿法腐蚀硅衬底表面形成凹槽，凹槽的表面为(111)晶面；在凹槽内的(111)晶面上外延生长覆盖凹槽的平坦层，由于凹槽表面为(111)晶面，因此，覆盖于凹槽的平坦层能够与硅衬底表面进行良好的晶格适配，从而获得高质量的平坦层。平坦层覆盖凹槽且与硅衬底的底面平行，便于获得一个顶面较为平坦的衬底结构。接着，继续在平坦层顶面外延生长氮化物异质结，由于氮化物异质结能够与平坦层形成较好的晶格匹配，就可以获得高质量的氮化物异质结，同时，由于平坦层顶面较为平整，能够进一步的提高氮化物异质结的质量。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种氮化物异质结器件及其制备方法。

背景技术

利用氮化物异质结形成的二维电子气具有高浓度高电子迁移率的特性，因此得到了广泛的应用。目前氮化物半导体材料主要生长在碳化硅、蓝宝石等衬底上。

硅材料作为重要的半导体材料，其广泛应用于半导体器件和集成电路。但是由于氮化物异质结与硅材料的晶格失配较严重，限制了氮化物异质结与硅衬底的融合。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种氮化物异质结器件及其制备方法，能够在硅衬底上外延生长出高质量的氮化物异质结。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

本申请实施例的一方面，提供一种氮化物异质结器件制备方法，方法包括：提供硅衬底，硅衬底的表面为(100)晶面；湿法腐蚀硅衬底表面形成凹槽，凹槽的表面为(111)晶面；在凹槽内的(111)晶面上外延生长平坦层，平坦层至少覆盖凹槽且平坦层的顶面与硅衬底的底面平行；在平坦层上外延生长氮化物异质结。

可选的，湿法腐蚀硅衬底表面形成凹槽，凹槽的表面为(111)晶面包括：在硅衬底表面形成掩膜层；通过光刻对掩膜层进行图形化以露出硅衬底表面；对露出的硅衬底表面进行湿法腐蚀以形成至少一个凹槽，凹槽表面为(111)晶面。

可选的，在凹槽内的(111)晶面上外延生长平坦层包括：在凹槽内的(111)晶面上外延生长形成岛状成核点；依托岛状成核点生长形成平坦层。

可选的，凹槽为V形槽，凹槽的开口宽度为凹槽深度的1.43倍。

可选的，凹槽内的(111)晶面与水平面的夹角为54.7度。

可选的，凹槽为多个，多个凹槽成阵列分布于硅衬底表面，相邻两个凹槽组成W形结构。

可选的，氮化物异质结包括依次生长于平坦层上的缓冲层、沟道层和势垒层。

可选的，缓冲层的材质为GaN和Al_xGa_1-xN中的一种；或，缓冲层的厚度为20nm至8μm。

可选的，沟道层的材质为GaN和Al_xGa_1-xN中的一种；或，沟道层的厚度为10nm至200nm。

可选的，势垒层的材质AlN、InN、Al_xGa_1-xN、In_xAl_1-xN和In_xAl_yGaN中的一种；或，势垒层的厚度为1nm至50nm。

可选的，平坦层的材质为AlN；或，平坦层的厚度为10nm至100nm。

本申请实施例的另一方面，提供一种氮化物异质结器件，包括硅衬底，设置于硅衬底表面的凹槽，凹槽的表面为(111)晶面，覆盖于凹槽的平坦层，平坦层的顶面与硅衬底的底面平行，设置于平坦层上的氮化物异质结。

本申请的有益效果包括：