[发明专利]降低裂纹的外延方法及其外延片

说明书

本发明提出一种降低裂纹的外延方法及外延片。所述外延方法包括如下步骤：提供衬底；在所述衬底表面生长前置层；降温以释放所述前置层中的应力；以及升温后继续形成外延层。本发明通过在缓冲层和外延层中间设置前置层，通过热处理前置层使得前置层在降温过程中产生裂纹，然后在具有裂纹的前置层上外延生长外延层，通过前置层提前释放衬底上的应力。降低了外延生长因裂纹导致外延片报废的几率，提高了生产良率，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种降低裂纹的外延方法及其外延片。

背景技术

GaN作为第三代半导体材料，具有高禁带宽度、高临界击穿电场、高载流子饱和迁移速度以及高热导率和直接带隙等特点，在高温、高频、大功率微电子器件以及高性能光电子器件领域具有很大的应用前景。SiC衬底由于和GaN的晶格失配度小、热导率高，是目前GaN异质外延最理想的衬底材料。但由于SiC衬底比GaN的热膨胀系数要小，热失配达33.1％，会导致GaN外延层中存在较大的张应力，进而导致外延层产生裂纹，对半导体器件性能产生不良影响。

现有技术通过优化缓冲层技术来改善薄膜的结晶质量和应力状态，但是随着GaN外延层厚度增加，外延层仍旧避免不了出现裂纹，难以获得高质量的GaN外延层。

因此，如何获得高质量GaN外延层，成为现有技术需要解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种降低裂纹的外延方法及其外延片，能够获得高质量GaN外延层。

为了解决上述问题，本发明提出一种外延方法，包括如下步骤：提供衬底；在所述衬底表面生长前置层；降温，以释放所述前置层中的应力；以及升温后继续形成外延层。

为了解决上述问题，本发明提出一种外延片，包括衬底和衬底表面的外延层，在所述衬底和外延层之间还包括具有热失配裂纹的前置层。

上述技术方案通过在缓冲层和外延层中间设置前置层，通过热处理前置层使得前置层在降温过程中产生裂纹，然后在具有裂纹的前置层上外延生长外延层，通过前置层提前释放衬底上的应力。降低了外延生长因裂纹导致外延片报废的几率，提高了生产良率，降低了生产成本。

附图说明

附图1所示是本发明所述外延方法的具体实施方式的实施步骤示意图。

附图2A～图2F所示是本发明所述外延方法的具体实施方式的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的降低裂纹的外延方法及其外延片的具体实施方式做详细说明。

附图1所示是本发明所述外延方法的具体实施方式的实施步骤示意图，包括如下步骤：步骤S11，提供衬底；步骤S12，在所述衬底上生长缓冲层；步骤S13，在所述缓冲层成上生长前置层；步骤S14，降温以释放所述前置层中的应力；步骤S15，升温后继续形成外延层。

附图2A～附图2F所示是本发明所述外延方法的具体实施方式的工艺流程图。

附图2A所示，并参考步骤S11，提供衬底20。所述衬底20的材料为SiC、蓝宝石、以及单晶硅的任意一种。作为一种具体实施方式，选用SiC作为衬底材料，与外延层有最小的热失配和晶格失配。在其他的具体实施方式中，还可以选用蓝宝石或单晶硅作为衬底材料。