半导体结构的制作方法

本发明涉及一种半导体结构，尤其涉及一种包含铁元素的半导体结构。

背景技术：

1、氮化镓(gan)元件具有高频率与高功率的优点。

2、在高频功率元件应用中，硅基氮化镓(gan on si)所使用的硅基板电阻率相对高，因此在硅基板中容易因为寄生通道(parasitic channel)的产生导致元件高频特性的插入损失(insertion loss)，为了抑制上述插入损失，通常会通过氮化硅层或深层能阶掺杂(deep-level dopant)来达到抑制插入损失的目的。然而，氮化硅层的存在，容易造成无法成长整平gan外延层的问题。此外，过多的深层能阶掺杂会导致gan外延表面粗糙，进而破坏gan的外延品质。

技术实现思路

1、本发明提供一种半导体结构，可以抑制寄生通道产生。

2、本发明提供一种半导体结构，包括基板、第一氮化物层、极性反转层、第二氮化物层以及第三氮化物层。第一氮化物层位于基板上。极性反转层位于第一氮化物层的表面，以将第一氮化物层的非金属极性表面转换为极性反转层的金属极性表面。第二氮化物层位于极性反转层上。第三氮化物层位于第二氮化物层上。基板、第一氮化物层、极性反转层以及第二氮化物层包含铁元素。

3、在本发明的一实施例中，上述第三氮化物层包含铁元素。

4、在本发明的一实施例中，上述基板包括：下部衬底以及在所述下部衬底与所述第一氮化物层之间的上部衬底，其中所述上部衬底的厚度为25微米至200微米。

5、在本发明的一实施例中，上述上部衬底中的氧浓度低于所述下部衬底中的氧浓度。

6、在本发明的一实施例中，上述上部衬底的电阻率高于所述下部衬底的电阻率。

7、在本发明的一实施例中，上述上部衬底中的铁浓度高于所述下部衬底中的铁浓度。

8、在本发明的一实施例中，在上述上部衬底中，上部衬底与所述第一氮化物层之间的界面以下深度2微米内的铝浓度小于1e17原子/cm3。

9、在本发明的一实施例中，在上述上部衬底中，上部衬底与所述第一氮化物层之间的界面以下深度2微米内的铁浓度大于1e14原子/cm3。

10、在本发明的一实施例中，上述第一氮化物层包括含铁元素的氮化铝硅，且所述第一氮化物层中的铁浓度大于5e16原子/cm3。

11、在本发明的一实施例中，上述极性反转层包括含铁元素的金属层，且所述极性反转层中的铁浓度大于5e17原子/cm3。

12、在本发明的一实施例中，上述第二氮化物层包括含铁元素的氮化铝，且所述第二氮化物层中的铁浓度大于5e17原子/cm3。

13、在本发明的一实施例中，上述第二氮化物层包含低温氮化铝层以及位于所述低温氮化铝层上的高温氮化铝层，其中所述高温氮化铝层的成长温度与所述低温氮化铝层的成长温度的温度差约大于50℃。

14、在本发明的一实施例中，上述基板的表面内的载子浓度在1e15原子/cm3以下。

15、本发明提供一种半导体结构，包括基板、第一氮化物层、金属层、第二氮化物层以及第三氮化物层。第一氮化物层位于基板上。基板包括下部衬底以及在下部衬底与第一氮化物层之间的上部衬底。在上部衬底中，上部衬底与第一氮化物层之间的界面以下深度2微米内的铝浓度小于1e17原子/cm3，上部衬底与第一氮化物层之间的界面以下深度2微米内的铁浓度大于1e14原子/cm3。金属层位于第一氮化物层的表面，以将第一氮化物层的非金属极性表面转换为金属层的金属极性表面。第二氮化物层位于金属层上。第三氮化物层位于第二氮化物层上。基板、第一氮化物层、金属层以及第二氮化物层包含铁元素。

16、基于上述，本发明的半导体结构中的基板、第一氮化物层、极性反转层以及第二氮化物层包含铁元素，因此，铁元素在上述结构中能产生深能阶掺杂，抑制寄生通道产生。

技术特征：

1.一种半导体结构，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述第三氮化物层包含铁元素。

3.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述基板包括：

4.根据权利要求3所述的半导体结构，其中所述上部衬底中的氧浓度低于所述下部衬底中的氧浓度。

5.根据权利要求3所述的半导体结构，其中所述上部衬底的电阻率高于所述下部衬底的电阻率。

6.根据权利要求3所述的半导体结构，其中所述上部衬底中的铁浓度高于所述下部衬底中的铁浓度。

7.根据权利要求3所述的半导体结构，其中在所述上部衬底中，所述上部衬底与所述第一氮化物层之间的界面以下深度2微米内的铝浓度小于1e17原子/cm3。

8.根据权利要求3所述的半导体结构，其中在所述上部衬底中，所述上部衬底与所述第一氮化物层之间的界面以下深度2微米内的铁浓度大于1e14原子/cm3。

9.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述第一氮化物层包括含铁元素的氮化铝硅，且所述第一氮化物层中的铁浓度大于5e16原子/cm3。

10.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述极性反转层包括含铁元素的金属层，且所述极性反转层中的铁浓度大于5e17原子/cm3。

11.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述第二氮化物层包括含铁元素的氮化铝，且所述第二氮化物层中的铁浓度大于5e17原子/cm3。

12.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述第二氮化物层包含低温氮化铝层以及位于所述低温氮化铝层上的高温氮化铝层，其中所述高温氮化铝层的成长温度与所述低温氮化铝层的成长温度的温度差大于50℃。

13.根据权利要求12所述的半导体结构，其中所述低温氮化铝层中含有铁元素，且所述高温氮化铝层中不含有铁元素。

14.根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述基板的表面内的载子浓度在1e15原子/cm3以下。

15.一种半导体结构，包括：

技术总结
一种半导体结构，包括基板、第一氮化物层、极性反转层、第二氮化物层以及第三氮化物层。第一氮化物层位于基板上。极性反转层位于第一氮化物层的表面，以将第一氮化物层的非金属极性表面转换为极性反转层的金属极性表面。第二氮化物层位于极性反转层上。第三氮化物层位于第二氮化物层上。基板、第一氮化物层、极性反转层以及第二氮化物层包含铁元素。本发明的半导体结构抑制具有寄生通道产生的功效。

技术研发人员：林伯融,施英汝,曹正翰
受保护的技术使用者：环球晶圆股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13