專利名稱：外延片及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體制造及設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種外延片及其形成方法。
背景技術(shù)：
隨著綠色能源的不斷進步，發(fā)光二極管(light emitting diode，LED)以其壽命長、發(fā)光效率高、體積小、堅固耐用、顏色豐富，被廣泛應用于顯示屏、背光源、特種照明等領(lǐng)域。LED的核心是LED外延片，其主要結(jié)構(gòu)包括襯底、緩沖層、N型半導體層、有源區(qū)發(fā)光層、電子阻擋層、P型半導體層。作為LED外延片核心的有源區(qū)發(fā)光層介于N型半導體層與 P型半導體層之間，使P型半導體層和N型半導體層的界面構(gòu)成的PN結(jié)。由于襯底和膜層不同的熱膨脹系數(shù)，以及外延方法的制約，因此致使了在膜層生長后，會由于熱失配而在膜層內(nèi)會產(chǎn)生內(nèi)應力，例如對于LED領(lǐng)域的Al2O3 (藍寶石)襯底來說，在Al2O3或SiC襯底生長的GaN外延片就會產(chǎn)生壓應力。然而藍寶石和SiC襯底非常昂貴，而且晶圓不易做大，因此導致目前的LED非常昂貴。由于Si材料便宜，工藝成熟，且有大直徑晶圓，因此，目前出現(xiàn)了很多基于Si材料的應用，如光電、微波等應用需要用到不同的材料，如GaN等。但是，Si和這些III-V族材料存在很大的晶格失配與熱應力失配，晶格失配引起位錯，熱應力失配在較大外延厚度時會引起薄膜龜裂(Crack)，導致外延出來的薄膜質(zhì)量不佳，因此限制了外延薄膜的厚度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是解決難以在Si晶圓上形成大尺寸異質(zhì)材料的缺陷。為達到上述目的，本發(fā)明一方面提出一種外延片，包括Si晶圓；形成在所述Si晶圓之上的多個凸起結(jié)構(gòu)，所述多個凸起結(jié)構(gòu)之間間隔預定距離，且所述多個凸起結(jié)構(gòu)呈陣列排列；形成在所述多個凸起結(jié)構(gòu)頂部的第一半導體材料薄層，且所述第一半導體材料薄層中的一部分相對于所述Si晶圓懸空；形成在所述第一半導體材料薄層之上的氮化物系化合物半導體材料層。在本發(fā)明的一個實施例中，所述凸起結(jié)構(gòu)從所述凸起結(jié)構(gòu)的中部向頂部逐漸增大以使兩個凸起結(jié)構(gòu)頂部之間的間隙小于所述兩個凸起結(jié)構(gòu)中部之間的間隙。在本發(fā)明的一個實施例中，所述凸起結(jié)構(gòu)和所述第一半導體材料薄層包括
SiyGe1-Y ο在本發(fā)明的一個實施例中，還包括形成在所述Si晶圓和所述多個凸起結(jié)構(gòu)之間的多孔結(jié)構(gòu)層，其中，所述多孔結(jié)構(gòu)層的頂部為平整表面。在本發(fā)明的一個實施例中，所述多孔結(jié)構(gòu)層包括SihCx、Si或SiyGei_y。在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一半導體材料薄層通過對所述多個凸起結(jié)構(gòu)退火形成，其中，所述退火溫度為1000-1350度，且在退火時氣氛中含有氫氣。在本發(fā)明的一個實施例中，在退火時還通入SiH4、GeH4, SiH2Cl2, SiHCl3中的一種或多種。在本發(fā)明的一個實施例中，所述過渡層和所述氮化物系化合物半導體材料層為 GaN, InGaN 或 AlGaN。在本發(fā)明的一個實施例中，還包括形成在所述第一半導體材料薄層和所述氮化物系化合物半導體材料層之間的過渡層。本發(fā)明實施例另一方面還提出了一種外延片的形成方法，包括以下步驟提供Si 晶圓；在所述Si晶圓之上形成多個凸起結(jié)構(gòu)，所述多個凸起結(jié)構(gòu)之間間隔預定距離，且所述多個凸起結(jié)構(gòu)呈陣列排列；在所述多個凸起結(jié)構(gòu)頂部形成第一半導體材料薄層，且所述第一半導體材料薄層中的一部分相對于所述Si晶圓懸空；在所述第一半導體材料薄層之上形成氮化物系化合物半導體材料層。在本發(fā)明的一個實施例中，所述凸起結(jié)構(gòu)從所述凸起結(jié)構(gòu)的中部向頂部逐漸增大以使兩個凸起結(jié)構(gòu)頂部之間的間隙小于所述兩個凸起結(jié)構(gòu)中部之間的間隙。在本發(fā)明的一個實施例中，所述凸起結(jié)構(gòu)和所述第一半導體材料薄層包括
SiyGe1-Y ο在本發(fā)明的一個實施例中，還包括對所述Si襯底進行陽極氧化以在所述Si襯底表面形成多孔結(jié)構(gòu)層；并對形成所述多孔結(jié)構(gòu)層的Si襯底進行退火以在所述多孔結(jié)構(gòu)層頂面形成平整表面。在本發(fā)明的一個實施例中，所述多孔結(jié)構(gòu)層包括Si^C；、Si或SiyGei_y。在本發(fā)明的一個實施例中，所述第一半導體材料薄層通過對所述多個凸起結(jié)構(gòu)退火形成，其中，所述退火溫度為800-1350度，且在退火時氣氛中含有氫氣。在本發(fā)明的一個實施例中，在退火時還通入SiH4、GeH4, SiH2Cl2, SiHCl3中的一種或多種。在本發(fā)明的一個實施例中，所述所述氮化物系化合物半導體材料層為GaN、InGaN 或 AlGaN。在本發(fā)明的一個實施例中，所述在Si晶圓之上形成多個凸起結(jié)構(gòu)進一步包括在所述Si晶圓之上形成第一半導體材料層；向所述第一半導體材料層之中注入Si或Ge離子以在所述第一半導體材料層之中形成離子注入層；和對所述第一半導體材料層進行選擇性刻蝕以形成所述多個凸起結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個實施例中，所述刻蝕為各向異性的濕法刻蝕。在本發(fā)明的一個實施例中，還包括在所述第一半導體材料薄層和所述氮化物系化合物半導體材料層之間形成過渡層。本發(fā)明實施例具有如下優(yōu)點1、通過多個凸起結(jié)構(gòu)可以有效釋放Si晶圓和氮化物系化合物半導體材料層之間的熱失配應力，從而有利于形成大尺寸的外延片。2、由于退火形成的第一半導體材料薄層非常薄，與氮化物系化合物半導體材料層之間易形成良好的晶格匹配，兩者之間有良好的界面態(tài)，從而保證了氮化物系化合物半導體材料層的生長質(zhì)量，因此在本發(fā)明實施例中可以僅需要很薄的過渡層，甚至不需要過渡層。由于減小了過渡層的厚度，并且第一半導體材料薄層也非常薄，因此非常有利于器件的散熱，并有助于器件制造成本的降低。
5
本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為本發(fā)明實施例的外延片中Si晶圓和多個凸起結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖2為本發(fā)明一個實施例的外延片中Si晶圓和多個凸起結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3為本發(fā)明一個實施例的外延片的剖視圖；圖4為本發(fā)明再一個實施例的外延片的剖視圖；和圖5為本發(fā)明實施例的外延片的形成方法流程圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進行描述。當然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復參考數(shù)字和/或字母。這種重復是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到其他工藝的可應用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之 “上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。如圖1所示，為本發(fā)明實施例的外延片中Si晶圓和多個凸起結(jié)構(gòu)的俯視圖。如圖 2所示，為本發(fā)明一個實施例的外延片中Si晶圓和多個凸起結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖3所示，為本發(fā)明一個實施例的外延片的剖視圖。該外延片可用于形成LED或大功率器件。該外延片包括Si晶圓1100，形成在Si晶圓1100之上的多個凸起結(jié)構(gòu)1200，多個凸起結(jié)構(gòu)1200之間間隔預定距離，且多個凸起結(jié)構(gòu)1200呈陣列排列，如圖1所示。需要說明的是，在本發(fā)明的一個實施例之中凸起結(jié)構(gòu)1200可為垂直結(jié)構(gòu)，而在圖2和圖3的實施例中，凸起結(jié)構(gòu)1200 從凸起結(jié)構(gòu)1200的中部向頂部逐漸增大以使兩個凸起結(jié)構(gòu)1200頂部之間的間隙小于兩個凸起結(jié)構(gòu)1200中部之間的間隙，從而可以通過退火或外延形成半導體薄層1300。如果對于兩個凸起結(jié)構(gòu)1200頂部之間間隙小于中部之間間隙的情況來說，上述預定距離是兩個凸起結(jié)構(gòu)1200之間的最近距離，即兩個凸起結(jié)構(gòu)1200頂部之間的距離。本發(fā)明適于小尺寸器件，特別適于解決小尺寸器件的漏電問題。其中，如圖2所示，每個凸起結(jié)構(gòu)的頂部尺寸最大以使所述兩個凸起結(jié)構(gòu)頂部之間的距離最小。換句話說，每個凸起結(jié)構(gòu)的側(cè)面為菱形或圓弧形以使兩個凸起結(jié)構(gòu)頂部之間的距離最小，從而方便后續(xù)退火或外延形成第一半導體材料薄層1300。需要說明的是，由于本發(fā)明實施例中第一半導體材料薄層1300相對于 Si晶圓懸空，因此可以起到絕緣的作用，同時第一半導體材料薄層1300(例如Ge或SiGe)很薄，通常小于20nm，在后續(xù)的氮化物系化合物半導體材料層外延過程中，通過該薄層適當?shù)木Ц窕儯梢耘c氮化物系化合物半導體材料層之間形成良好的晶格匹配，而該薄層下部微小的凸起和懸空結(jié)構(gòu)可以釋放晶格畸變帶來的應力，因此第一半導體材料薄層和氮化物系化合物半導體材料層可以不需要過渡層(如AlN)等。當然在本發(fā)明的其他實施例中， 也可以采用過渡層，但過渡層的厚度可以很薄，從而利于散熱并降低制造成本。該外延片還包括形成在多個凸起結(jié)構(gòu)1200頂部的第一半導體材料薄層1300，且第一半導體材料薄層1300與Si晶圓1100之間間隔預定高度，從而形成懸空結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明實施例中所述的預定高度需要根據(jù)刻蝕的最大深度確定，但只要第一半導體材料薄層 1300與Si晶圓1100之間不接觸即可。凸起結(jié)構(gòu)1200可為多種形狀，例如柱狀、長條形等，在本發(fā)明的實施例中，只要兩個凸起結(jié)構(gòu)1200之間間隔的預定距離足夠小以至于通過退火能夠形成第一半導體材料薄層1300即可。在本發(fā)明的實施例中，第一半導體材料薄層 1300通常都很薄，一般約為IOnm以下。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，凸起結(jié)構(gòu)1200和第一半導體材料薄層1300為SiyGei_y。本發(fā)明實施例通過高溫氫氣氛退火能使表面原子發(fā)生遷移，退火溫度一般約在 1000-1350度，同時在本發(fā)明實施例中退火時還需要氣氛中含有氫氣以活化形成的第一半導體材料薄層1300的表面。優(yōu)選地，在高溫氫氣氛退火時還通入SiH4、GeH4、SiH2Cl2、SiHCl3 中的一種或多種，通過氣體分解在表面沉積少量的Si和/或Ge原子，以使獲得的第一半導體材料薄層1300的表面更加平整，從而獲得更好的效果。在退火之后，兩個相鄰的多個凸起結(jié)構(gòu)1200的頂部會相互接觸從而形成第一半導體材料薄層1300。本發(fā)明實施例對于某些特定晶向的第一半導體材料薄層1300來說，其在頂部的側(cè)向生長速度不低于縱向生長速度，從而可以使得外延的材料很快將兩個凸起結(jié)構(gòu)1200 之間頂部的間隙先封閉，從而使得第一半導體薄層1300與Si晶圓1100之間不會直接接觸。在本發(fā)明實施例中，該外延片還需要在第一半導體材料薄層1300之上的過渡層 4000和氮化物系化合物半導體材料層2000。在本發(fā)明的一個實施例中，過渡層4000例如為A1N，氮化物系化合物半導體材料層2000例如為GaN、InGaN, AlGaN等，以形成LED或大功率器件，如圖3所示。由于本發(fā)明實施例中的第一半導體材料薄層1300非常薄，與氮化物系化合物半導體材料之間易形成良好的晶格匹配，同時多個微小的凸起和懸空結(jié)構(gòu)可以有效釋放Si晶圓和氮化物系化合物半導體材料層之間的熱失配應力，因此保證了氮化物系化合物半導體材料層在Si基體上的高質(zhì)量異質(zhì)生長。如圖4所示，為本發(fā)明另一個實施例的外延片的剖視圖。在該實施例中，該外延片還包括形成在Si晶圓1100和多個凸起結(jié)構(gòu)1200之間的多孔結(jié)構(gòu)層3000，，且多孔結(jié)構(gòu)層 3000頂面形成有平整表面，從而便于在形成LED器件之后，在多孔結(jié)構(gòu)層3000處將Si晶圓剝離。通常該多孔結(jié)構(gòu)層3000具有較大的孔隙率。如圖5所示，為本發(fā)明實施例的外延片的形成方法流程圖，包括以下步驟步驟S501，提供Si晶圓。步驟S502，在Si晶圓之上形成多個凸起結(jié)構(gòu)，其中，多個凸起結(jié)構(gòu)之間間隔預定距離，且多個凸起結(jié)構(gòu)呈陣列排列。其中，如圖2和3所示，凸起結(jié)構(gòu)從凸起結(jié)構(gòu)的中部向頂部逐漸增大以使兩個凸起結(jié)構(gòu)頂部之間的間隙小于兩個凸起結(jié)構(gòu)中部之間的間隙，從而可以通過退火或外延形成半導體薄層。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，凸起結(jié)構(gòu)為多層結(jié)構(gòu)， 其中，所述多層結(jié)構(gòu)中的最頂層為SihCx、SiyGei_y?？赏ㄟ^刻蝕形成多個凸起結(jié)構(gòu)，例如先在Si晶圓上外延一層或多層用于形成凸起結(jié)構(gòu)的第一半導體材料層，例如Si、SihCx、 SiyGei_y、Ge等。當然在本發(fā)明的其他實施例中，也可以將晶圓片表層作為第一半導體材料層，即直接在晶圓片的表面進行刻蝕以形成多個凸起結(jié)構(gòu)。接著對其進行刻蝕以形成多個凸起結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，先向第一半導體材料層之中注入Si或Ge離子以在第一半導體材料層之中形成離子注入層，接著采用干法刻蝕對第一半導體材料層進行選擇性刻蝕以形成多個凸起結(jié)構(gòu)，由于離子注入層中損傷嚴重，晶體結(jié)構(gòu)被打亂，其刻蝕速度大于第一半導體材料層其他部分的刻蝕速度，從而可以形成圖2所示的結(jié)構(gòu)。更為優(yōu)選地，首先在Si晶圓之上形成第一半導體材料層，接著向第一半導體材料層之中注入Si或Ge離子以在第一半導體材料層之中形成離子注入層，然后采用具有各向異性的濕法刻蝕對第一半導體材料層進行選擇性刻蝕以形成所述多個凸起結(jié)構(gòu)。步驟S503，在多個凸起結(jié)構(gòu)頂部形成第一半導體材料薄層，且第一半導體材料薄層與Si晶圓之間間隔預定高度以使所述第一半導體材料薄層中的一部分相對于Si晶圓懸空。其中，第一半導體材料薄層包括SiyGe1I等。在本發(fā)明實施例中，可對Si晶圓及多個凸起結(jié)構(gòu)退火形成所述第一半導體材料薄層。本發(fā)明實施例通過退火能使表面材料發(fā)生遷移，退火溫度一般約在1000-1350度，同時在本發(fā)明實施例中退火時還需要氣氛中含有氫氣以活化形成的第一半導體材料薄層的表面。優(yōu)選地，在退火時還通入SiH4、GeH4, SiH2Cl2, SiHCl3中的一種或多種以使獲得的第一半導體材料薄層的表面更加平整，從而獲得更好的效果。在本發(fā)明的另一個實施例中，還可通過外延的方式形成第一半導體材料薄層。包括表面為(100)晶向的Si、SihCx、SiyGei_y、Ge晶片，由于外延材料在頂部的側(cè)向生長速度不低于縱向生長速度，從而可以使得外延的材料很快將兩個凸起結(jié)構(gòu)之間頂部的間隙封閉，從而第一半導體材料薄層與晶圓片之間不會直接接觸，從而依然能夠保持第一半導體材料薄層的一部份相對于晶圓片懸空。 在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，如果退火之后第一半導體材料薄層的厚度比較厚的話，則還需要對該第一半導體材料薄層進行刻蝕或減薄處理。步驟S504，在第一半導體材料薄層之上形成過渡層和氮化物系化合物半導體材料層。在本發(fā)明的一個實施例中，過渡層例如為A1N，氮化物系化合物半導體材料層例如為 hfeiNJaN、AlGaN 等。在本發(fā)明的一個實施例中，還包括對Si襯底進行陽極氧化以在所述Si襯底表面形成多孔結(jié)構(gòu)層，并對形成多孔結(jié)構(gòu)層的Si襯底進行退火以在所述多孔結(jié)構(gòu)層頂面形成平整表面，以在形成LED之后通過所述多孔結(jié)構(gòu)層對所述Si晶圓進行剝離。本發(fā)明實施例具有如下優(yōu)點1、通過多個凸起結(jié)構(gòu)可以有效釋放Si晶圓和氮化物系化合物半導體材料層之間的熱失配應力，從而有利于形成大尺寸的外延片。2、由于退火形成的第一半導體材料薄層與氮化物系化合物半導體材料層之間易形成良好的晶格匹配，因此兩者之間有非常好的界面態(tài)，從而保證了氮化物系化合物半導體材料層的生長質(zhì)量，因此在本發(fā)明實施例中可以僅需要很薄的過渡層，甚至不需要過渡層。由于減小了過渡層的厚度，并且第一半導體材料薄層也非常薄，因此非常有利于器件的散熱，并有助于器件制造成本的降低。 盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種外延片，其特征在于，包括 Si晶圓；形成在所述Si晶圓之上的多個凸起結(jié)構(gòu)，所述多個凸起結(jié)構(gòu)之間間隔預定距離，且所述多個凸起結(jié)構(gòu)呈陣列排列；形成在所述多個凸起結(jié)構(gòu)頂部的第一半導體材料薄層，且所述第一半導體材料薄層中的一部分相對于所述Si晶圓懸空；和形成在所述第一半導體材料薄層之上的氮化物系化合物半導體材料層。
2.如權(quán)利要求1所述的外延片，其特征在于，所述凸起結(jié)構(gòu)從所述凸起結(jié)構(gòu)的中部向頂部逐漸增大以使兩個凸起結(jié)構(gòu)頂部之間的間隙小于所述兩個凸起結(jié)構(gòu)中部之間的間隙。
3.如權(quán)利要求1所述的外延片，其特征在于，所述凸起結(jié)構(gòu)和所述第一半導體材料薄層包括SiyGei_y。
4.如權(quán)利要求1所述的外延片，其特征在于，還包括形成在所述Si晶圓和所述多個凸起結(jié)構(gòu)之間的多孔結(jié)構(gòu)層，其中，所述多孔結(jié)構(gòu)層的頂部為平整表面。
5.如權(quán)利要求4所述的外延片，其特征在于，所述多孔結(jié)構(gòu)層包括SihCx、Si或SiyGe1-Y ο
6.如權(quán)利要求1所述的外延片，其特征在于，所述第一半導體材料薄層通過對所述多個凸起結(jié)構(gòu)退火形成，其中，所述退火溫度為1000-1350度，且在退火時氣氛中含有氫氣。
7.如權(quán)利要求6所述的外延片，其特征在于，在退火時還通入SiH4、GeH4,SiH2Cl2, SiHCl3中的一種或多種。
8.如權(quán)利要求1所述的外延片，其特征在于，所述所述氮化物系化合物半導體材料層為 feiN、InGaN 或 AlGaN。
9.如權(quán)利要求1所述的外延片，其特征在于，還包括形成在所述第一半導體材料薄層和所述氮化物系化合物半導體材料層之間的過渡層。
10.一種外延片的形成方法，其特征在于，包括以下步驟 提供Si晶圓；在所述Si晶圓之上形成多個凸起結(jié)構(gòu)，所述多個凸起結(jié)構(gòu)之間間隔預定距離，且所述多個凸起結(jié)構(gòu)呈陣列排列；在所述多個凸起結(jié)構(gòu)頂部形成第一半導體材料薄層，且所述第一半導體材料薄層中的一部分相對于所述Si晶圓懸空；和在所述第一半導體材料薄層之上形成氮化物系化合物半導體材料層。
11.如權(quán)利要求10所述的外延片的形成方法，其特征在于，所述凸起結(jié)構(gòu)從所述凸起結(jié)構(gòu)的中部向頂部逐漸增大以使兩個凸起結(jié)構(gòu)頂部之間的間隙小于所述兩個凸起結(jié)構(gòu)中部之間的間隙。
12.如權(quán)利要求10所述的外延片的形成方法，其特征在于，所述凸起結(jié)構(gòu)和所述第一半導體材料薄層包括SiyGe1Y
13.如權(quán)利要求10所述的外延片的形成方法，其特征在于，還包括 對所述Si襯底進行陽極氧化以在所述Si襯底表面形成多孔結(jié)構(gòu)層；對形成所述多孔結(jié)構(gòu)層的Si襯底進行退火以在所述多孔結(jié)構(gòu)層頂面形成平整表面。
14.如權(quán)利要求13所述的外延片的形成方法，其特征在于，所述多孔結(jié)構(gòu)層包括 Si^xCx> Si 或 SiyGe1Y
15.如權(quán)利要求10所述的外延片的形成方法，其特征在于，所述第一半導體材料薄層通過對所述多個凸起結(jié)構(gòu)退火形成，其中，所述退火溫度為800-1350度，且在退火時氣氛中含有氫氣。
16.如權(quán)利要求15所述的外延片的形成方法，其特征在于，在退火時還通入SiH4、GeH4、 SiH2Cl2^SiHCl3中的一種或多種。
17.如權(quán)利要求10所述的外延片的形成方法，其特征在于，所述所述氮化物系化合物半導體材料層為GaN、InGaN或AlGaN。
18.如權(quán)利要求10所述的外延片的形成方法，其特征在于，所述在Si晶圓之上形成多個凸起結(jié)構(gòu)進一步包括在所述Si晶圓之上形成第一半導體材料層；向所述第一半導體材料層之中注入Si或Ge離子以在所述第一半導體材料層之中形成離子注入層；和對所述第一半導體材料層進行選擇性刻蝕以形成所述多個凸起結(jié)構(gòu)。
19.如權(quán)利要求18所述的外延片的形成方法，其特征在于，所述刻蝕為各向異性的濕法刻蝕。
20.如權(quán)利要求10所述的外延片的形成方法，其特征在于，還包括在所述第一半導體材料薄層和所述氮化物系化合物半導體材料層之間形成過渡層。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種外延片，包括Si晶圓；形成在所述Si晶圓之上的多個凸起結(jié)構(gòu)，所述多個凸起結(jié)構(gòu)之間間隔預定距離，且所述多個凸起結(jié)構(gòu)呈陣列排列；形成在所述多個凸起結(jié)構(gòu)頂部的第一半導體材料薄層，且所述第一半導體材料薄層中的一部分相對于所述Si晶圓懸空；和形成在所述第一半導體材料薄層之上的過渡層和氮化物系化合物半導體材料層。通過多個凸起結(jié)構(gòu)可以有效釋放Si晶圓和氮化物系化合物半導體材料層之間的熱失配應力，從而有利于形成大尺寸的外延片。
文檔編號H01L33/00GK102263178SQ201110149740
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者李園, 趙東晶 申請人:王楚雯, 趙東晶