半导体结构的制作方法

本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种半导体结构。

背景技术：

为第三代半导体材料的代表，氮化镓(GaN)具有许多优良的特性，高临界击穿电场、高电子迁移率、高二维电子气浓度和良好的高温工作能力等。基于氮化镓的第三代半导体器件，如高电子迁移率晶体管(HEMT)、异质结场效应晶体管(HFET)等已经得到了应用，尤其在射频、微波等需要大功率和高频率的领域具有明显优势。

为了提高氮化镓HEMT器件的二维电子气的浓度从而获得更大的器件功率，常规的方法是采用具有高Al组份的AlGaN/GaN基的HEMT。但提高Al的组份会使AlGaN薄膜受到更大的拉应力，如果拉应力超过一定的程度，则在AlGaN层内会产生微裂纹，从而导致HEMT器件的良率问题或可靠性问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对势垒层内会产生微裂纹的问题，提供一种半导体结构。

本申请提供一种半导体结构，包括：衬底、设置于所述衬底上的多个氮化镓缓冲层和多个介质层，以及位于所述氮化镓缓冲层上的铝镓氮势垒层，所述介质层位于所述氮化镓缓冲层之间的间隙，所述间隙将所述铝镓氮势垒层分隔。

在一个实施例中，所述间隙宽度为1um-500um。

在一个实施例中，所述介质层为SiOx介质层或者是SiNx介质层。

在一个实施例中，所述衬底包括多个不连续的外延区域和外延区域之间的间隙区域。

在一个实施例中，所述外延区域为矩形。

在一个实施例中，所述矩形的长为1um-100um，宽为1um-100um。

本申请所提供的半导体结构，将衬底分隔成多个独立的部分，在所述的独立区域内生长氮化镓缓冲层与铝镓氮势垒层，可以在提高铝组份的同时，防止铝镓氮薄膜产生微裂纹，提高器件的良率和可靠性。

附图说明

图1为一个实施例中的半导体结构的剖视图；

图2为一个实施例中衬底图案的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的半导体结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

请参考图1，本实施例所提供的半导体结构如图1所示，具体包括：衬底1、氮化镓缓冲层2、介质层3和铝镓氮势垒层4。所述氮化镓缓冲层2和所述介质层3位于所述衬底1上，所述氮化镓缓冲层2和所述介质层3均为多个。所述氮化镓缓冲层2之间存在间隙5，所述介质层3位于所述间隙5之中，形成所述介质层3与所述氮化镓缓冲层2相互间隔的结构。所述铝镓氮势垒层4位于所述氮化镓缓冲层2上，所述间隙5将所述铝镓氮势垒层4分隔开，即只有所述氮化镓缓冲层2所对应的位置上存在铝镓氮势垒层4。

所述衬底1的材料包括但不限于碳化硅、蓝宝石和金刚石。所述介质层3可以为SiOx或者SiNx等电介质材料。根据氮化物生长的性质，氮化镓与铝镓氮材料无法在所述介质层3顶部连续生长，只能生长出极少(或者只有极少量不连续的)的氮化镓或者铝镓氮薄膜，因此，所述介质层3上无法形成氮化镓缓冲层或者铝镓氮势垒层。

为了实现本申请所提供的器件结构，在外延结构生长之前，先在衬底1上生长SiOx或者SiNx等电介质材料，然后用光刻与刻蚀(干法或者湿法)工艺在电介质材料中定义出图案。图2示出了一种所述图案，包括多个不连续的外延区域11和位于外延区域11之间的间隙区域12。外延区域11内的电介质材料已通过上述光刻工艺与刻蚀手段加以去除，暴露出衬底表面。间隙区域12内仍保留有电介质材料。随后将上述覆盖有图案化的电介质材料的衬底放入金属有机物化学气相沉积(MOCVD)反应腔内进行氮化镓HEMT器件外延生长。所述外延区域11内会有氮化镓缓冲层与铝镓氮势垒层的外延，而在间隙区域12内由于电介质的存在以及MOCVD外延生长所具有的选择性而没有(或者只有极少量不连续的)氮化物的外延。在本实施例中，所述外延区域11为矩形，其中长L1和宽W1为1um-100um。所述间隙的宽度w2为1um-500um。所述外延区域的大小和间隙的宽度需要根据实际铝镓氮势垒层中铝的组份来决定。在另外的实施例中，还可以是其他衬底图案，例如外延区域为圆形或者不规则图形。

本申请所提供的半导体结构，将衬底分隔成独立的区域，在这些独立区域内生长氮化镓缓冲层与铝镓氮势垒层，可以在提高铝组份的同时，防止铝镓氮薄膜产生微裂纹，提高器件的良率和可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。