一种采用研磨棒制作的化合物半导体外延结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型实施例公开了一种采用研磨棒制作的化合物半导体外延结构，该化合物半导体结构，包括：衬底，衬底表面形成由研磨棒沿不同方向研磨形成的微凹凸图形结构；化合物半导体薄膜层，化合物半导体薄膜层横向生长在衬底表面的微凹凸图形结构上；GaN薄膜层，GaN薄膜层生长在化合物半导体薄膜层表面，进而使得横向生长在该微凹凸结构上的薄膜阻止底下缺陷向上传递，提高了半导体器件的性能和可靠性。
【专利说明】
一种采用研磨棒制作的化合物半导体外延结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种研磨棒及采用该研磨棒制作的化合物半导体外延结构。
【背景技术】
[0002]化合物半导体器件，尤其是以GaN、SiC为代表的第三代半导体器件，在电流电子领域和通信领域有着广阔的应用前景，对器件的性能和可靠性要求也非常高。
[0003]在化合物半导体外延结构的生长过程中，由于化合物半导体材料可能需要生长在异质衬底上，但是由于晶格适配问题，导致底下的缺陷会向上传递，从而影响半导体器件的性能，严重的造成器件失能、损坏。
[0004]因此，现有技术中由于在异质衬底上生长化合物半导体薄膜时存在晶格适配问题，影响生成的器件性能和可靠性。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型实施例通过提供一种研磨棒及采用该研磨棒制作的化合物半导体外延结构，解决了现有技术中由于在异质衬底上生长化合物半导体薄膜时存在晶格适配问题，影响生成的器件性能和可靠性。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种研磨棒，包括棒体和镶嵌于所述棒体表面的多个金刚石颗粒，所述金刚石颗粒均匀镶嵌在所述棒体上或无序地镶嵌在所述棒体上。
[0007]进一步地，所述金刚石颗粒直径在0.0 Ium?0.5um之间。
[0008]另一方面，还提供了一种采用上述研磨棒制作的化合物半导体外延结构，包括:
[0009]衬底，所述衬底表面形成由所述研磨棒沿不同方向研磨形成的微凹凸图形结构；
[0010]化合物半导体薄膜层，所述化合物半导体薄膜层横向生长在所述衬底表面的微凹凸图形结构上；
[0011 ] GaN薄膜层，所述GaN薄膜层生长在所述化合物半导体薄膜层表面。
[0012]进一步地，所述衬底具体为Si衬底、GaAs衬底、SiC衬底、GaN衬底、蓝宝石衬底中的任意一种。
[0013]进一步地，所述化合物半导体薄膜层具体为AlxGa1-xN薄膜、或AlGaAs薄膜、或InGaAs 薄膜，CXxS I。
[0014]本实用新型实施例还提供了一种采用上述的研磨棒制作的化合物半导体外延结构，包括:
[0015]衬底；
[0016]化合物半导体薄膜层，所述化合物半导体薄膜层生长在所述衬底表面，所述化合物半导体薄膜层表面形成由所述研磨棒沿不同方向研磨形成的微凹凸图形结构；
[0017]GaN薄膜层，所述GaN薄膜层横向生长在所述化合物半导体薄膜层表面的微凹凸图形结构上。
[0018]进一步地，所述衬底具体为Si衬底、GaAs衬底、SiC衬底、GaN衬底、sapphire衬底中的任意一种。
[0019]进一步地，所述化合物半导体薄膜层具体为AlxGa1-xN薄膜、或AlGaAs薄膜、或InGaAs 薄膜，CXxS I。
[0020]采用本实用新型中的一个或者多个技术方案，具有如下有益效果:
[0021]由于在该化合物半导体外延结构中将衬底表面采用研磨棒沿不同方向研磨形成微凹凸图形结构，然后，在该衬底表面的微凹凸图形结构上横向生长化合物半导体薄膜层，最后，在该化合物半导体上生长GaN薄膜层，从而能够解决异质衬底上生长薄膜时存在晶格适配问题，从而影响生成的器件性能和可靠性，进而使得横向生长在该微凹凸结构上的薄膜阻止底下缺陷向上传递，提高了半导体器件的性能。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型实施例中研磨棒的结构示意图；
[0023]图2为本实用新型实施例一中化合物半导体外延结构的示意图；
[0024]图3为本实用新型实施例一中在衬底上形成的微凹凸图形结构的结构示意图；
[0025]图4为本实用新型实施例二中化合物半导体外延结构的示意图。
【具体实施方式】
[0026]本实用新型实施例通过提供一种研磨棒及采用该研磨棒制作的化合物半导体外延结构，解决了现有技术中由于在异质衬底上生长薄膜时存在晶格适配问题，影响生成的器件性能和可靠性。
[0027]为了解决上述技术问题，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本实用新型的技术方案进行详细的说明。
[0028]本实用新型实施例提供一种研磨棒，如图1所示，该研磨棒包括棒体10和镶嵌于棒体1表面的多个金刚石颗粒1I，具体地，该多个金刚石颗粒1I可以均匀镶嵌在该棒体1上，当然，也可以是无序地镶嵌在该棒体10上，该金刚石颗粒1I的直径在0.0 Ium?0.5um之间。
[0029]该研磨棒用于在化合物半导体研磨结构的制作过程进行研磨。具体的，实施例一中，一种采用该研磨棒制作的化合物半导体外延结构，如图2所示，具体包括:衬底201、化合物半导体薄膜层202以及GaN薄膜层203，该衬底201表面形成由该研磨棒沿不同方向研磨形成的微凹凸图形结构，化合物半导体薄膜层202横向生长在该衬底201表面的微凹凸图形结构上，GaN薄膜层203生长在该化合物半导体薄膜层202表面。
[0030]在具体的实施方式中，如图3所示，由该微凹凸图形结构具体可以是通过采用研磨棒在该衬底201表面先横向研磨，再垂直纵向研磨，从而形成的微凹凸图形结构。当然，还可以是通过采用研磨棒在该衬底201表面横向研磨，再与该横向研磨方向呈一定倾斜的方向进行研磨，在本实用新型实施例中就不再详细赘述了。
[0031]在采用研磨棒进行研磨时，通过调节金刚石颗粒大小、研磨压力、研磨角度等参数使得表面的粗糙度不同，颗粒越大，表面缝隙越大，压力越大，深度越大;研磨角度在O?90°之间，通过研磨角度，也可以改变表面图形。而且，在研磨的时候可以放在纯水中或者研磨液中进行，通过研磨棒沿不同的方向研磨，能够形成不同的图形。
[0032]具体的，该衬底201可以采用Si衬底、GaAs衬底、SiC衬底、GaN衬底、sapphire衬底中的任意一种。在本实用新型实施例中就不再详细赘述了。
[0033]在采用研磨棒研磨衬底201时，根据衬底材料的特性，主要是硬度，来选择磨料的材质以及材质组合。SiC衬底的莫式硬度约为9.5，因此，在加工SiC衬底时，选择该金刚石颗粒直径在0.0 Ium?0.5um之间。
[0034]该化合物半导体薄膜层具体为AlxGa1-xN薄膜层、或AlGaAs薄膜层、或InGaAs薄膜层，0<X<1。在本实用新型实施例中也不再详细赘述了。
[0035]基于相同的发明构思，本实用新型实施例还提供了一种采用上述研磨棒制作的化合物半导体外延结构，如图4所示，包括衬底401、化合物半导体薄膜层402、以及GaN薄膜层403，具体的，该化合物半导体薄膜层402生长在该衬底401表面，该化合物半导体薄膜层402表面形成由研磨棒沿不同方向研磨形成的微凹凸图像结构，该GaN薄膜层403横向生长在该化合物半导体薄膜层402上。
[0036]同样，该微凹凸结构也可以是采用研磨棒在该化合物半导体薄膜层402上先横向研磨，再纵向研磨，从而形成的微凹凸图形结构。或者是在该化合物半导体薄膜层402上通过两种方向的交叉研磨，形成的微凹凸图形结构，在本实用新型实施例中就不再详细赘述了。
[0037]该衬底401具体可以采用Si衬底、GaAs衬底、SiC衬底、GaN衬底、sapphire衬底中的任意一种。该化合物半导体薄膜层具体为AlxGa1-xN薄层、或AlGaAs薄膜层、或InGaAs薄膜层，CXxS10
[0038]在该化合物半导体薄膜层402采用AlxGa1-xN薄膜层时，由于该AlxGa1-xN薄膜的硬度比SiC小，也可以选择金刚石作为磨料，因此采用研磨棒，金刚石颗粒直径在0.0 lum~0.5um，通过调整研磨的方向、压力达到表面粗糙度不同。
[0039]由于采用微凹凸图形结构，以及在该微凹凸图形结构上横向生长化合物半导体薄膜层或者横向生长GaN薄膜层，能够有效阻止底下缺陷向上传递，从而提高半导体器件的性能和可靠性。
[0040]尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
[0041]显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种采用研磨棒制作的化合物半导体外延结构，其特征在于，包括: 衬底，所述衬底表面形成由研磨棒沿不同方向研磨形成的微凹凸图形结构； 化合物半导体薄膜层，所述化合物半导体薄膜层横向生长在所述衬底表面的微凹凸图形结构上； GaN薄膜层，所述GaN薄膜层生长在所述化合物半导体薄膜层表面。2.根据权利要求1所述的化合物半导体外延结构，其特征在于，所述衬底具体为Si衬底、GaAs衬底、SiC衬底、GaN衬底、蓝宝石衬底中的任意一种。3.根据权利要求1或2所述的化合物半导体外延结构，其特征在于，所述化合物半导体薄膜层具体为AI xGa 1-xN薄膜、或A IGaAs薄膜、或I nGaAs薄膜，(X x < I。4.一种采用研磨棒制作的化合物半导体外延结构，其特征在于，包括: 衬底； 化合物半导体薄膜层，所述化合物半导体薄膜层生长在所述衬底表面，所述化合物半导体薄膜层表面形成由研磨棒沿不同方向研磨形成的微凹凸图形结构； GaN薄膜层，所述GaN薄膜层横向生长在所述化合物半导体薄膜层表面的微凹凸图形结构上。5.根据权利要求4所述的化合物半导体外延结构，其特征在于，所述衬底具体为Si衬底、GaAs衬底、SiC衬底、GaN衬底、sapphire衬底中的任意一种。6.根据权利要求4或5所述的化合物半导体外延结构，其特征在于，所述化合物半导体薄膜层具体为AI xGa 1-xN薄膜、或A IGaAs薄膜、或I nGaAs薄膜，(X x < I。
【文档编号】B24B37/11GK205660524SQ201620294355
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】唐冬林, 李春江
【申请人】成都海威华芯科技有限公司