本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、自支撐氮化鎵層及其制備方法。

背景技術(shù)：

第三代半導(dǎo)體材料由于能量禁帶一般大于3.0電子伏，又被稱為寬禁帶半導(dǎo)體。相比于傳統(tǒng)的硅基和砷化鎵基半導(dǎo)體材料，寬禁帶半導(dǎo)體(例如碳化硅、氮化鎵、氮化鋁及氮化銦等)由于具有特有的禁帶范圍、優(yōu)良的光、電學(xué)性質(zhì)和優(yōu)異的材料性能，能夠滿足大功率、高溫高頻和高速半導(dǎo)體器件的工作要求，在汽車及航空工業(yè)、醫(yī)療、通訊、軍事、普通照明及特殊條件下工作的半導(dǎo)體器件等方面具有十分廣泛的應(yīng)用前景。

氮化鎵作為典型的第三代半導(dǎo)體材料，具有直接帶隙寬、熱導(dǎo)率高等優(yōu)異性能而受到廣泛關(guān)注。氮化鎵相較于第一代和第二代半導(dǎo)體材料除了具有更寬的禁帶(在室溫下其禁帶寬度為3.4ev)，可以發(fā)射波長(zhǎng)較短的藍(lán)光，其還具有高擊穿電壓、高電子遷移率、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫及耐腐蝕等特點(diǎn)。因此，氮化鎵非常適合用于制作抗輻射、高頻、大功率和高密度集成的電子器件以及藍(lán)、綠光和紫外光電子器件。目前，氮化鎵半導(dǎo)體材料的研究和應(yīng)用已成為全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點(diǎn)。

然而，目前氮化鎵的單晶生長(zhǎng)困難、價(jià)格昂貴，大規(guī)?；耐|(zhì)外延的生長(zhǎng)目前仍沒(méi)有可能。目前，氮化鎵的生長(zhǎng)大多仍采用異質(zhì)外延，所選用的異質(zhì)襯底有硅襯底、碳化硅襯底和藍(lán)寶石襯底；在異質(zhì)襯底上生長(zhǎng)氮化鎵會(huì)帶來(lái)晶格失配和熱失配導(dǎo)致器件中存在殘余應(yīng)力影響其性能。為了進(jìn)一步提高器件性能，需要將氮化鎵從異質(zhì)襯底上剝離以得到自支撐氮化鎵層。

目前所采用的剝離工藝主要有激光剝離、自剝離、機(jī)械剝離及化學(xué)腐蝕剝離等。其中，激光剝離技術(shù)常應(yīng)用于分離藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)的氮化鎵，但是，激光剝離對(duì)氮化鎵晶體的平整度要求較高，且不易剝離較大尺寸的氮化鎵晶體；自剝離技術(shù)利用熱失配產(chǎn)生的應(yīng)力作用于外延氮化鎵晶體與異質(zhì)襯底的特定連接處使得外延層和模板斷裂分離，但是，現(xiàn)有的自剝離的過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力往往會(huì)造成氮化鎵外延層的破裂，或者外延層無(wú)法剝離，自剝離技術(shù)對(duì)氮化鎵晶體的生長(zhǎng)工藝、圖形化襯底的設(shè)計(jì)及制作要求較高，自剝離獲得完整的氮化鎵晶體成品率較低；機(jī)械剝離是使用機(jī)械研磨切削除去異質(zhì)襯底，但是，機(jī)械剝離適用于硬度較低且易碎的異質(zhì)襯底；化學(xué)腐蝕剝離應(yīng)用能除去異質(zhì)襯底且不易腐蝕氮化鎵的化學(xué)試劑除去背部的異質(zhì)襯底，化學(xué)剝離要求異質(zhì)襯底的熱穩(wěn)定好且易于腐蝕。由上可知，激光剝離工藝、機(jī)械剝離工藝及化學(xué)腐蝕剝離工藝均需在氮化鎵生長(zhǎng)過(guò)程完成之后執(zhí)行額外的剝離工藝，增加了工藝步驟及工藝復(fù)雜程度，從而增加了成本，同時(shí)，激光剝離工藝、機(jī)械剝離工藝及化學(xué)腐蝕剝離工藝對(duì)異質(zhì)襯底均有苛刻的要求，普適性較差；現(xiàn)有的自剝離工藝雖然可以實(shí)現(xiàn)異質(zhì)襯底與氮化鎵的自剝離，但剝離過(guò)程中會(huì)對(duì)氮化鎵的質(zhì)量造成影響，成品率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、自支撐氮化鎵層及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的剝離技術(shù)存在的上述問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法包括如下步驟：

1)提供襯底；

2)于所述襯底的上表面形成超晶格結(jié)構(gòu)分解層，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層中至少包括鎵元素；

3)于所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層的上表面形成圖形化掩膜層；所述圖形化掩膜層內(nèi)形成有若干個(gè)開(kāi)口，所述開(kāi)口暴露出部分所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層；

4)將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，使所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層分解重構(gòu)以得到分解重構(gòu)疊層，其中，所述分解重構(gòu)疊層包括內(nèi)部形成若干個(gè)孔洞的重構(gòu)分解層及位于所述開(kāi)口暴露出的所述重構(gòu)分解層上表面的氮化鎵晶種層；

5)于步驟4)得到的結(jié)構(gòu)上表面形成緩沖層。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層包括2～200層材料薄層，各所述材料薄層的厚度小于100nm；所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層中還包括銦、砷、磷、銻、鎂或氮中的至少一種。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層中還包括摻雜元素，所述摻雜元素包括鐵、硫、硅、碲、氧或碳中的至少一種。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟4)中，將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)置于含氮?dú)夥障逻M(jìn)行高溫處理，使所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層分解重構(gòu)以得到所述分解重構(gòu)疊層，具體包括如下步驟：

4-1)將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)置于反應(yīng)裝置中；

4-2)向所述反應(yīng)裝置內(nèi)通入氨氣或氨氣與載氣的混合物；

4-3)將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)加熱至處理溫度進(jìn)行處理。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟5)中，形成的所述緩沖層為低溫緩沖層、低壓緩沖層或高v/iii緩沖層。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，所述低溫緩沖層的生長(zhǎng)溫度為800℃～1000℃，所述低溫緩沖層的厚度為1μm～100μm；所述低壓緩沖層的生長(zhǎng)壓力為10torr～600torr，所述低壓緩沖層的厚度為1μm～100μm；所述高v/iii緩沖層的生長(zhǎng)v/iii為10～700，所述高v/iii緩沖層的厚度為1μm～100μm。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟1)與步驟2)之間還包括于所述襯底的上表面形成氮化鋁層的步驟，所述氮化鋁層位于所述襯底與所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層之間。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，于所述襯底的上表面形成氮化鋁層之后，還包括于所述氮化鋁層的上表面形成分解阻擋層的步驟，所述分解阻擋層位于所述氮化鋁層與所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層之間。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟1)與步驟2)之間還包括于所述襯底的上表面形成分解阻擋層的步驟，所述分解阻擋層位于所述襯底與所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層之間。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)與步驟3)之間還包括于所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層的上表面形成分解阻擋層的步驟，所述分解阻擋層位于所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層與所述圖形化掩膜層之間。

本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：

襯底；

分解重構(gòu)疊層，位于所述襯底的上表面，所述分解重構(gòu)疊層由超晶格結(jié)構(gòu)分解層于含氮?dú)夥障陆?jīng)高溫處理得到；所述分解重構(gòu)疊層包括內(nèi)部形成有若干個(gè)孔洞的重構(gòu)分解層及氮化鎵晶種層，其中，所述重構(gòu)分解層位于所述襯底的上表面，所述氮化鎵晶種層位于所述重構(gòu)分解層的上表面；

緩沖層，位于所述分解重構(gòu)疊層的上表面。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層包括組分超晶格、摻雜超晶格、多維超晶格或應(yīng)變超晶格。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括圖形化掩膜層，所述圖形化掩膜層內(nèi)形成有若干個(gè)開(kāi)口，所述氮化鎵晶種層位于所述開(kāi)口內(nèi)；所述圖形化掩膜層位于所述重構(gòu)分解層與所述緩沖層之間。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述緩沖層為低溫緩沖層、低壓緩沖層或高v/iii緩沖層。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括氮化鋁層，所述氮化鋁層位于所述襯底與分解重構(gòu)疊層之間。

作為本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括分解阻擋層，所述分解阻擋層位于所述重構(gòu)分解層的上表面或下表面。

本發(fā)明還提供一種自支撐氮化鎵層的制備方法，所述自支撐氮化鎵層的制備方法包括如下步驟：

1)采用如上述任一方案中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法制備所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；

2)在預(yù)設(shè)生長(zhǎng)溫度下于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面形成氮化鎵層；

3)將步驟2)得到的結(jié)構(gòu)的溫度降至室溫，使所述氮化鎵層自動(dòng)剝離，以得到自支撐氮化鎵層。

作為本發(fā)明的自支撐氮化鎵層的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)中采用氫化物氣相外延工藝于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面形成所述氮化鎵層包括如下步驟：

2-1)將所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)置于氫化物氣相外延設(shè)備中，所述氫化物氣相外延設(shè)備內(nèi)包括鎵舟區(qū)及襯底區(qū)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)位于所述襯底區(qū)；

2-2)向所述鎵舟區(qū)通入氯化氫以生成氯化鎵；向所述襯底區(qū)通入氨氣，所述氨氣與所述氯化鎵反應(yīng)于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面形成氮化鎵層。

作為本發(fā)明的自支撐氮化鎵層的制備方法的一種優(yōu)選方案，步驟2-2)中，v/iii為5～200；氯化氫的流量為1sccm～1000sccm，所述氨氣的流量為10sccm～10slm；所述氮化鎵層的生長(zhǎng)溫度為900℃～1100℃；所述氮化鎵層的厚度大于或等于300μm。

本發(fā)明還提供一種自支撐氮化鎵層，所述自支撐氮化鎵層采用如上述任一方案中所述的制備方法制備而得到。

如上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、自支撐氮化鎵層及其制備方法，具有以下有益效果：

本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法通過(guò)在襯底上形成超晶格結(jié)構(gòu)分解層，并對(duì)超晶格結(jié)構(gòu)分解層處理使超晶格結(jié)構(gòu)分解層分解重構(gòu)以形成包括內(nèi)部形成若干個(gè)孔洞的重構(gòu)分解層及位于圖形化掩膜層的開(kāi)口暴露出的所述重構(gòu)分解層上表面的氮化鎵晶種層的分解重構(gòu)疊層，在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)用于氮化鎵生長(zhǎng)時(shí)，分解重構(gòu)疊層中的氮化鎵晶種層可以為后續(xù)氮化鎵的生長(zhǎng)提供晶種，而重構(gòu)分解層內(nèi)部的孔洞不僅有利于后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵的自剝離，還可以減少后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵晶格間的應(yīng)力，可以提高氮化鎵的生長(zhǎng)質(zhì)量；同時(shí)，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層為多層結(jié)構(gòu)，有利于后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵的應(yīng)力釋放，從而提高氮化鎵的生長(zhǎng)質(zhì)量；

本發(fā)明通過(guò)設(shè)置緩沖層，在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)用于氮化鎵生長(zhǎng)時(shí)，緩沖層可以減少生長(zhǎng)的氮化鎵內(nèi)的位錯(cuò)密度，提高氮化鎵的質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的流程圖。

圖2至圖9顯示為本發(fā)明實(shí)施例一中提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法各步驟中的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10及圖11顯示為本發(fā)明實(shí)施例二中提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法制備的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12至圖13顯示為本發(fā)明實(shí)施例三中提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法制備的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖14至圖15顯示為本發(fā)明實(shí)施例四中提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法制備的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖16至圖17顯示為本發(fā)明實(shí)施例五中提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法制備的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖18至圖19顯示為本發(fā)明實(shí)施例六中提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法制備的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖20顯示為本發(fā)明實(shí)施例七中提供的自支撐氮化鎵層的制備方法的流程圖。

圖21至圖23顯示為本發(fā)明實(shí)施例七中提供的自支撐氮化鎵層的制備方法各步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。

元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明

10襯底

11超晶格結(jié)構(gòu)分解層

12圖形化掩膜層

121開(kāi)口

122、132孔洞

13分解重構(gòu)疊層

131重構(gòu)分解層

133氮化鎵晶種層

14緩沖層

15氮化鋁層

16分解阻擋層

17氮化鎵層

18自支撐氮化鎵層

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請(qǐng)參閱圖1至圖23，需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，雖圖示中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的形態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局形態(tài)也可能更為復(fù)雜。

實(shí)施例一

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法包括如下步驟：

1)提供襯底；

2)于所述襯底的上表面形成超晶格結(jié)構(gòu)分解層，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層中至少包括鎵元素；

3)于所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層的上表面形成圖形化掩膜層；所述圖形化掩膜層內(nèi)形成有若干個(gè)開(kāi)口，所述開(kāi)口暴露出部分所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層；

4)將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，使所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層分解重構(gòu)以得到分解重構(gòu)疊層，其中，所述分解重構(gòu)疊層包括內(nèi)部形成若干個(gè)孔洞的重構(gòu)分解層及位于所述開(kāi)口暴露出的所述重構(gòu)分解層上表面的氮化鎵晶種層；

5)于步驟4)得到的結(jié)構(gòu)上表面形成緩沖層。

在步驟1)中，請(qǐng)參閱圖1中的s1步驟及圖2，提供襯底10。

作為示例，所述襯底10可以為硅襯底、藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底、砷化鎵襯底或氮化鎵襯底中的任一種。

在步驟2)中，請(qǐng)參閱圖1中的s2步驟及圖3，于所述襯底10的上表面形成超晶格結(jié)構(gòu)分解層11，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11中至少包括鎵元素。

作為示例，所述超晶格結(jié)構(gòu)是指包括兩種不同組分或不同摻雜的材料薄層交替疊置而成的周期性疊層結(jié)構(gòu)，每層所述材料薄層的厚度小于100nm；所述超晶格結(jié)構(gòu)中的勢(shì)壘很薄，相鄰阱之間的耦合很強(qiáng)。

作為示例，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11可以為組分超晶格、摻雜超晶格、多維超晶格或應(yīng)變超晶格。其中，所述組分超晶格是指超晶格中的重復(fù)單元由兩種不同的半導(dǎo)體材料薄層疊置而成的周期性疊層結(jié)構(gòu)；所述摻雜超晶格是指超晶格中的材料薄層為同一半導(dǎo)體材料薄層，通過(guò)交替地改變摻雜類型的方法做成的新型人造周期性疊層結(jié)構(gòu)。

作為示例，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度可以為但不僅限于100nm～6μm；優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為150nm～1000nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為200nm～900nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為300nm～800nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為400nm～700nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為500nm～600nm。

作為示例，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11包括2～200層材料薄層，各所述材料薄層的厚度小于100nm。

在一示例中，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11中至少含有鎵元素；除此之外，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11還包括銦、砷、磷、銻、鎂或氮中的至少一種。

在另一示例中，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11中還包括摻雜元素，所述摻雜元素包括鐵、硫、硅、碲、氧或碳中的至少一種。

作為示例，可以采用mocvd或movpe工藝于所述襯底10的上表面形成所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11。

采用所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解,11為多層結(jié)構(gòu)，有利于后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵層的應(yīng)力釋放，從而提高氮化鎵層的生長(zhǎng)質(zhì)量。

在步驟3)中，請(qǐng)參閱圖1中的s3步驟及圖4，于所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的上表面形成圖形化掩膜層12；所述圖形化掩膜層12內(nèi)形成有若干個(gè)開(kāi)口121，所述開(kāi)口121暴露出部分所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11。

作為示例，形成的所述圖形化掩膜層12的材料可以為鉻、銅、鈦、鎢、鎳或二氧化硅中的任一種。

作為示例，所述開(kāi)口121沿所述圖形化掩膜層12的表面呈單一圖形的周期性排列，如呈四方周期排列或呈六方周期排列。當(dāng)然，在其他示例中，所述開(kāi)口121沿所述圖形化掩膜層12的表面還可以呈五方周期排列、八方周期排列、圓形周期排列等等任一一種排列形式。

作為示例，所述圖形化掩膜層12的厚度可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述圖形化掩膜層12的厚度可以為但不僅限于1nm～2000nm；優(yōu)選地，所述圖形化掩膜層12的厚度可以為10nm～1000nm。

作為示例，所述圖形化掩膜層12的開(kāi)孔周期可以為但不僅限于0.1μm～50μm；更為優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述圖形化掩膜層12的開(kāi)孔周期為1μm～20μm。

作為示例，所述開(kāi)口121的形狀可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，所述開(kāi)口121的形狀可以為圓形、正方形、六邊形、橢圓形或任意形狀的對(duì)稱多邊形；所述開(kāi)口121的橫向尺寸可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，優(yōu)選地，所述開(kāi)口121的橫向尺寸可以為0.1μm～50μm；優(yōu)選地，所述開(kāi)口121的橫向尺寸為1μm～20μm；即當(dāng)所述開(kāi)口121的形狀為圓形時(shí)，所述開(kāi)口121的直徑可以為0.1μm～50μm，優(yōu)選為1μm～20μm。

在步驟4)中，請(qǐng)參閱圖1中的s4步驟及圖5至圖6，將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，使所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11分解重構(gòu)以得到分解重構(gòu)疊層13，其中，所述分解重構(gòu)疊層13包括內(nèi)部形成若干個(gè)孔洞132的重構(gòu)分解層131及位于所述開(kāi)口121暴露出的所述重構(gòu)分解層131上表面的氮化鎵晶種層133。

作為示例，將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)置于含氮?dú)夥障逻M(jìn)行高溫處理，使所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11分解重構(gòu)以得到分解重構(gòu)疊層13。

具體的，將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)置于含氮?dú)夥障逻M(jìn)行高溫處理，使所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11分解重構(gòu)以得到分解重構(gòu)疊層13包括如下步驟：

4-1)將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)置于反應(yīng)裝置中；

4-2)向所述反應(yīng)裝置內(nèi)通入氨氣或氨氣與載氣的混合物；

4-3)將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)加熱至處理溫度進(jìn)行處理。

作為示例，步驟4-2)中，所述載氣可以為氮?dú)?、氫氣或氬氣中的至少一種。

作為示例，步驟4-2)中，氨氣的流量為10sccm～100slm。

作為示例，步驟4-3)中，所述處理溫度為700℃～1100℃，優(yōu)選地，所述處理溫度為900℃～1080℃，更為優(yōu)選地，所述處理溫度為950℃～1070℃，；處理時(shí)間為1min～120min，優(yōu)選地，所述處理時(shí)間為20min～80min。

在步驟4)的處理?xiàng)l件下，位于所述圖形化掩膜層12下方的所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11由于氮分壓過(guò)低，所述超晶格分解層11會(huì)部分分解重構(gòu)或全部分解重構(gòu)，發(fā)生分解反應(yīng)以分解出鎵，分解的鎵向所述圖形化掩膜層12的開(kāi)口121處移動(dòng)(即向氮分壓較高的地方移動(dòng))；當(dāng)分解的鎵移動(dòng)到所述圖形化掩膜層12的開(kāi)口121處時(shí)，由于氮分壓在此處較高，鎵便與氮元素反應(yīng)生成氮化鎵，生成的氮化鎵重新沉積在所述圖形化掩膜層12的開(kāi)口121處，形成所述氮化鎵晶種層133，所述氮化鎵晶種層133為后續(xù)氮化鎵的生長(zhǎng)提供晶種；而所述圖形化掩膜層12下方的所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11由于分解，便重構(gòu)形成內(nèi)部具有所述孔洞132的重構(gòu)分解層131，所述孔洞132不僅有利于后續(xù)在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)的氮化鎵的自動(dòng)剝離，也減少了后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵晶格間的應(yīng)力，提高氮化鎵的生長(zhǎng)質(zhì)量。

需要說(shuō)明的是，在步驟4)中，可以為只有所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的上部發(fā)生分解反應(yīng)，并在得到的所述重構(gòu)分解層131的上部形成有所述孔洞132，如圖5及圖6所示；當(dāng)然，在其他示例中，也可以僅為所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的中部或下部發(fā)生分解反應(yīng)，并在得到的所述重構(gòu)分解層131的中部或下部形成有所述孔洞132；還可以為在整個(gè)所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11內(nèi)都發(fā)生分解反應(yīng)，在得到的整個(gè)所述重構(gòu)分解層131內(nèi)均形成有所述孔洞132。

需要進(jìn)一步說(shuō)明的是，在步驟4)中，當(dāng)所述圖形化掩膜層12的材料為鉻、銅、鈦、鎢或鎳時(shí)，在所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11分解重構(gòu)的過(guò)程中，所述圖形化掩膜層12也會(huì)發(fā)生氮化反應(yīng)，反應(yīng)后所述圖形化掩膜層12內(nèi)形成有若干個(gè)孔洞122，如圖5所示；當(dāng)所述圖形化掩膜層12的材料為二氧化硅時(shí)，在所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11分解重構(gòu)的過(guò)程中，所述圖形化掩膜層12不會(huì)發(fā)生任何反應(yīng)，所述圖形化掩膜層12內(nèi)也不會(huì)形成有孔洞，如圖6所示。該步驟得到的結(jié)構(gòu)的sem(掃描電鏡)圖如圖7所示。

在步驟5)中，請(qǐng)參閱圖1中的s5步驟及圖8至圖9，于步驟4)得到的結(jié)構(gòu)的上表面形成緩沖層14。

作為示例，采用物理氣相沉積工藝或化學(xué)氣相沉積工藝于步驟4)得到的結(jié)構(gòu)的上表面形成所述緩沖層14。

在一示例中，所述緩沖層14可以為低溫緩沖層，所述低溫緩沖層的生長(zhǎng)溫度為800℃～1000℃；所述低溫緩沖層的厚度可以為1μm～100μm，優(yōu)選地，所述低溫緩沖層的厚度為5μm～70μm，更為優(yōu)選地，所述低溫緩沖層的厚度為10μm～50μm。優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述低溫緩沖層為氮化鎵低溫緩沖層。通過(guò)在步驟4)得到的結(jié)構(gòu)的上表面形成所述低溫緩沖層，在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)用于氮化鎵生長(zhǎng)時(shí)，所述低溫緩沖層可以減少生長(zhǎng)的氮化鎵內(nèi)的位錯(cuò)密度，提高氮化鎵的質(zhì)量。

在另一示例中，所述緩沖層14還可以為低壓緩沖層，所述低壓緩沖層的生長(zhǎng)壓力為10torr～600torr，優(yōu)選地，所述低壓緩沖層的生長(zhǎng)壓力為10torr～400torr，更為優(yōu)選地，所述低壓緩沖層的生長(zhǎng)壓力為20torr～300torr，所述低壓緩沖層的生長(zhǎng)壓力為60torr～300torr。所述低壓緩沖層的生長(zhǎng)溫度為900℃～1100℃；所述低壓緩沖層的厚度為1μm～100μm，優(yōu)選地，所述低壓緩沖層的厚度為5μm～50μm，更為優(yōu)選地，所述低壓緩沖層的厚度為10μm～30μm。優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述低壓緩沖層為氮化鎵低壓緩沖層。通過(guò)在步驟4)得到的結(jié)構(gòu)的上表面形成所述氮化鎵低壓緩沖層，氮化鎵在低壓條件下更傾向于橫向外延生長(zhǎng)，低壓條件增加了氮化鎵外延生長(zhǎng)的側(cè)向生長(zhǎng)速率，促進(jìn)了所述圖形化掩膜層12的所述開(kāi)口121內(nèi)的所述氮化鎵晶種層133橫向聚合連接的速率，可以使后續(xù)氮化鎵層在此橫向聚合后的氮化鎵低壓緩沖層上繼續(xù)生長(zhǎng)，為后續(xù)氮化鎵層的生長(zhǎng)提供了材質(zhì)相同的生長(zhǎng)襯底，可以提高后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵層的表面平整度，進(jìn)而提高了后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵層的質(zhì)量，降低了其位錯(cuò)密度。

在又一示例中，所述緩沖層14還可以為高v/iii(氮與鎵的摩爾比)緩沖層，優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述高v/iii緩沖層為氮化鎵高v/iii緩沖層，所述高v/iii緩沖層生長(zhǎng)過(guò)程中的v/iii大于后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵層的v/iii，所述高v/iii緩沖層的v/iii為10～700，優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述高v/iii緩沖層的v/iii為30～500。所述高v/iii緩沖層的厚度可以為1μm～100μm，優(yōu)選地，所述高v/iii緩沖層的厚度為5μm～70μm，更為優(yōu)選地，所述高v/iii緩沖層的厚度為10μm～60μm。所述高v/iii緩沖層的生長(zhǎng)溫度可以為900℃～1100℃。在步驟4)得到的結(jié)構(gòu)的上表面形成所述高v/iii緩沖層，由于所述高v/iii緩沖層為氮化鎵高v/iii緩沖層，其晶格結(jié)構(gòu)與后續(xù)在其上表面生長(zhǎng)的氮化鎵層的晶格結(jié)構(gòu)相同，同時(shí)，后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵層可以在所述高v/iii緩沖層上預(yù)先橫向聚合，再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行氮化鎵層的生長(zhǎng)，有利于降低晶格應(yīng)力，降低位錯(cuò)密度，進(jìn)而提高后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵層的質(zhì)量。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖8及圖9，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由本實(shí)施例中上述的制備方法制備而得到，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：襯底10；分解重構(gòu)疊層13，所述分解重構(gòu)疊層13位于所述襯底10的上表面，所述分解重構(gòu)疊層13由上述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11于含氮?dú)夥障陆?jīng)高溫處理得到；所述分解重構(gòu)疊層13包括內(nèi)部形成有若干個(gè)孔洞132的重構(gòu)分解層131及氮化鎵晶種層133，其中，所述重構(gòu)分解層131位于所述襯底10的上表面，所述氮化鎵晶種層133位于所述重構(gòu)分解層131的上表面；緩沖層14，所述緩沖層14位于所述分解重構(gòu)疊層13的上表面。

作為示例，所述襯底10可以為硅襯底、藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底、砷化鎵襯底或氮化鎵襯底中的任一種。

作為示例，所述超晶格結(jié)構(gòu)是指包括兩種不同組分或不同摻雜的材料薄層交替疊置而成的周期性疊層結(jié)構(gòu)，每層所述材料薄層的厚度小于100nm；超晶格結(jié)構(gòu)中的勢(shì)壘足夠薄，使得電子能夠從一個(gè)量子阱隧穿到相鄰的量子阱，即量子阱相互耦合。

作為示例，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11可以為組分超晶格、摻雜超晶格、多維超晶格或應(yīng)變超晶格。其中，所述組分超晶格是指超晶格中的重復(fù)單元由兩種不同的半導(dǎo)體材料薄層疊置而成的周期性疊層結(jié)構(gòu)；所述摻雜超晶格是指超晶格中的材料薄層為同一半導(dǎo)體材料薄層，通過(guò)交替地改變摻雜類型的方法做成的新型人造周期性疊層結(jié)構(gòu)。

作為示例，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11包括2～200層材料薄層，各所述材料薄層的厚度小于100nm。

在一示例中，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11中還包括銦、砷、磷、銻、鎂或氮中的至少一種；譬如，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11可以為銻砷化銦/銻化鎵超晶格、磷化鎵/磷化銦鎵超晶格、砷化銦/銻化鎵超晶格、磷化銦/砷化銦鎵超晶格、砷化銦鎵/磷化銦鎵超晶格、氮化鎵/氮化銦鎵超晶格、氮化鋁鎵/氮化鎵超晶格或砷化鎵/砷化鋁鎵超晶格等等。

在另一示例中，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11中還包括摻雜元素，所述摻雜元素包括鐵、硫、硅、碲、氧或碳中的至少一種。

作為示例，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括圖形化掩膜層12，所述圖形化掩膜層12內(nèi)形成有若干個(gè)開(kāi)口121，所述氮化鎵晶種層133位于所述開(kāi)口121內(nèi)。

作為示例，所述開(kāi)口121沿所述圖形化掩膜層12的表面呈單一圖形的周期性排列，如呈四方周期排列或呈六方周期排列。當(dāng)然，在其他示例中，所述開(kāi)口121沿所述圖形化掩膜層12的表面還可以呈五方周期排列、八方周期排列、圓形周期排列等等任一一種排列形式。

作為示例，所述圖形化掩膜層12的厚度可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述圖形化掩膜層12的厚度可以為但不僅限于1nm～2000nm；優(yōu)選地，所述圖形化掩膜層12的厚度可以為10nm～1000nm。

作為示例，所述圖形化掩膜層12的開(kāi)孔周期可以為但不僅限于100nm～50μm；優(yōu)選地，所述圖形化掩膜層12的開(kāi)孔周期為0.1μm～30μm；更為優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述圖形化掩膜層12的開(kāi)孔周期為1μm～10μm。

作為示例，所述開(kāi)口121的形狀可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，所述開(kāi)口121的形狀可以為圓形、正方形、六邊形、橢圓形或任意形狀的對(duì)稱多邊形；所述開(kāi)口121的橫向尺寸可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，優(yōu)選地，所述開(kāi)口121的橫向尺寸可以為0.1μm～50μm；優(yōu)選地，所述開(kāi)口121的橫向尺寸為1μm～20μm；即當(dāng)所述開(kāi)口121的形狀為圓形時(shí)，所述開(kāi)口121的直徑可以為0.1μm～50μm，優(yōu)選為1μm～20μm。

作為示例，所述圖形化掩膜層12的材料可以為鉻、銅、鈦、鎢、鎳或二氧化硅中的任一種。當(dāng)所述圖形化掩膜層12的材料為鉻、銅、鈦、鎢或鎳中的任一種時(shí)，所述圖形化掩膜層12內(nèi)形成有若干個(gè)孔洞122，如圖8所示；當(dāng)所述圖形化掩膜層12的材料為二氧化硅時(shí)，所述圖形化掩膜層12內(nèi)沒(méi)有任何孔洞，如圖9所示。

在一示例中，所述緩沖層14可以為低溫緩沖層，所述低溫緩沖層的生長(zhǎng)溫度為800℃～1000℃；所述低溫緩沖層的厚度可以為1μm～100μm，優(yōu)選地，所述低溫緩沖層的厚度為5μm～70μm，更為優(yōu)選地，所述低溫緩沖層的厚度為10μm～50μm。優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述低溫緩沖層為氮化鎵低溫緩沖層。

在另一示例中，所述緩沖層14還可以為低壓緩沖層，所述低壓緩沖層的生長(zhǎng)壓力為10torr～600torr，優(yōu)選地，所述低壓緩沖層的生長(zhǎng)壓力為10torr～400torr，更為優(yōu)選地，所述低壓緩沖層的生長(zhǎng)壓力為20torr～300torr，所述低壓緩沖層的生長(zhǎng)壓力為60torr～300torr。所述低壓緩沖層的生長(zhǎng)溫度為900℃～1100℃；所述低壓緩沖層的厚度為1μm～100μm，優(yōu)選地，所述低壓緩沖層的厚度為5μm～50μm，更為優(yōu)選地，所述低壓緩沖層的厚度為10μm～30μm。優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述低壓緩沖層為氮化鎵低壓緩沖層。

在又一示例中，所述緩沖層14還可以為高v/iii(氮與鎵的摩爾比)緩沖層，優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述高v/iii緩沖層為氮化鎵高v/iii緩沖層，所述高v/iii緩沖層生長(zhǎng)過(guò)程中的v/iii大于后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵層的v/iii，所述高v/iii緩沖層的v/iii為10～700，優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述高v/iii緩沖層的v/iii為30～500。所述高v/iii緩沖層的厚度可以為1μm～100μm，優(yōu)選地，所述高v/iii緩沖層的厚度為5μm～70μm，更為優(yōu)選地，所述高v/iii緩沖層的厚度為10μm～60μm。所述高v/iii緩沖層的生長(zhǎng)溫度可以為900℃～1100℃。

實(shí)施例二

請(qǐng)結(jié)合圖1至圖9參閱圖10至圖11，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法與實(shí)施例一中所述的制備方法大致相同，二者的區(qū)別在于：本實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法相較于實(shí)施例一中所述的制備方法，在實(shí)施例一中所述的制備方法的步驟1)與步驟2)之間增設(shè)了一于所述襯底10的上表面形成氮化鋁層15的步驟，所述氮化鋁層15位于所述襯底10與所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11之間；即先在所述襯底10的上表面形成所述氮化鋁層15，再在所述氮化鋁層15的上表面形成所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11。在所述襯底10與所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11之間增設(shè)所述氮化鋁層15，可以減少所述襯底10與所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11之間的晶格失配。本實(shí)施例中后續(xù)其他步驟均與實(shí)施例一中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的其他步驟相同，具體請(qǐng)參閱實(shí)施例一，此處不再累述。

作為示例，可以采用物理氣相沉積工藝或化學(xué)氣相沉積工藝在所述襯底10的上表面形成所述氮化鋁層15。當(dāng)然，任何其他形成所述氮化鋁層15的工藝均可以用于此，此處不做限定。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖10及圖11，本實(shí)施例還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由本實(shí)施例中上述的制備方法制備而得到，即本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)大致相同，二者的區(qū)別在于：本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在實(shí)施例一中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了氮化鋁層15，所述氮化鋁層15位于所述襯底10與所述分解重構(gòu)疊層13之間，更為具體的，所述氮化鋁層15位于所述襯底10與所述重構(gòu)分解層131之間。

作為示例，所述氮化鋁層15的厚度可以為但不僅限于10nm～500nm；優(yōu)選地，所述氮化鋁層15的厚度為20nm～200nm。

本實(shí)施例中所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的其他結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例一中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的其他結(jié)構(gòu)相同，具體請(qǐng)參閱實(shí)施例一，此處不再累述。

實(shí)施例三

請(qǐng)結(jié)合圖10及圖11參閱圖12至圖13，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法與實(shí)施例二中所述的制備方法大致相同，二者的區(qū)別在于：本實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法相較于實(shí)施例二中所述的制備方法，在實(shí)施例二中所述的制備方法的步驟2)與步驟3)之間還包括于所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的上表面形成分解阻擋層16的步驟，所述分解阻擋層16位于所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11與所述圖形化掩膜層12之間；即先在所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的上表面形成所述分解阻擋層16，再在所述分解阻擋層16的上表面形成所述圖形化掩膜層12。

作為示例，所述分解阻擋層16可以為任意一種在所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11后續(xù)分解重構(gòu)過(guò)程中幾乎不發(fā)生分解的材料層，以確保所述分解阻擋層16具有足夠的支撐強(qiáng)度；優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述分解阻擋層16可以為但不僅限于氮化鋁鎵層；所述氮化鋁鎵層中鋁的物質(zhì)的量占鋁和鎵的總物質(zhì)的量的1％～40％，優(yōu)選地，鋁的物質(zhì)的量占鋁和鎵的總物質(zhì)的量的2％～35％。由于所述分解阻擋層16自身幾乎不分解，所述分解阻擋層16位于所述含鎵分解層11的上表面，使得所述含鎵分解層11在步驟4)中只有部分發(fā)生分解，即可以起到阻止所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的過(guò)度分解，又可以起到防止后續(xù)形成的圖形化掩膜層12發(fā)生坍塌。

作為示例，所述分解阻擋層16的厚度可以為5nm～2000nm，優(yōu)選地，所述分解阻擋層16的厚度為10nm～1500nm，更為優(yōu)選地，所述分解阻擋層16的厚度為15nm～1000nm，更為優(yōu)選地，所述分解阻擋層16的厚度為20nm～500nm。

本實(shí)施例中后續(xù)其他步驟均與實(shí)施例二中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的其他步驟相同，具體請(qǐng)參閱實(shí)施例二，此處不再累述。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖12至圖13，本實(shí)施例還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由本實(shí)施例中上述的制備方法制備而得到，即本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與實(shí)施例二中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)大致相同，二者的區(qū)別在于：本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在實(shí)施例二中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增設(shè)了分解阻擋層16，所述分解阻擋層16位于所述重構(gòu)分解層131與所述氮化鎵晶種層133之間，亦即，所述分解阻擋層16位于所述重構(gòu)分解層131與所述圖形化掩膜層12之間。

實(shí)施例四

請(qǐng)結(jié)合圖10及圖11參閱圖14至圖15，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法與實(shí)施例二中所述的制備方法大致相同，二者的區(qū)別在于：本實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法相較于實(shí)施例二中所述的制備方法，在實(shí)施例二中于所述襯底10的上表面形成所述氮化鋁層15之后，還包括于所述氮化鋁層15的上表面形成分解阻擋層16的步驟，所述分解阻擋層16位于所述氮化鋁層15與所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11之間；即先在所述氮化鋁層15的上表面形成所述分解阻擋層16，再在所述分解阻擋層16的上表面形成所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11；實(shí)施例二中的所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度可以為但不僅限于100nm～6μm；優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為150nm～1000nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為200nm～900nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為300nm～800nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為400nm～700nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為500nm～600nm；而本實(shí)施例中，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度小于或等于50nm，優(yōu)選為20nm。

作為示例，所述分解阻擋層16可以為任意一種在所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11后續(xù)分解重構(gòu)過(guò)程中幾乎不發(fā)生分解的材料層，以確保所述分解阻擋層16具有足夠的支撐強(qiáng)度；優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述分解阻擋層16可以為但不僅限于氮化鋁鎵層；所述氮化鋁鎵層中鋁的物質(zhì)的量占鋁和鎵的總物質(zhì)的量的1％～40％，優(yōu)選地，鋁的物質(zhì)的量占鋁和鎵的總物質(zhì)的量的2％～35％。由于所述分解阻擋層16自身幾乎不分解，所述分解阻擋層16即可以起到阻止所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的過(guò)度分解，又可以起到防止后續(xù)形成的圖形化掩膜層12發(fā)生坍塌。作為示例，所述分解阻擋層16的厚度可以為5nm～2000nm，優(yōu)選地，所述分解阻擋層16的厚度為10nm～1500nm，更為優(yōu)選地，所述分解阻擋層16的厚度為15nm～1000nm，更為優(yōu)選地，所述分解阻擋層16的厚度為20nm～500nm。

本實(shí)施例中后續(xù)其他步驟均與實(shí)施例二中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的其他步驟相同，具體請(qǐng)參閱實(shí)施例二，此處不再累述。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖14至圖15，本實(shí)施例還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由本實(shí)施例中上述的制備方法制備而得到，即本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與實(shí)施例二中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)大致相同，二者的區(qū)別在于：本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在實(shí)施例二中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增設(shè)了分解阻擋層16，所述分解阻擋層16位于所述氮化鎵層15與所述重構(gòu)分解層131之間；實(shí)施例二中的所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度可以為但不僅限于100nm～6μm；優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為150nm～1000nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為200nm～900nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為300nm～800nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為400nm～700nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為500nm～600nm；而本實(shí)施例中，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度小于或等于50nm，優(yōu)選為20nm。

實(shí)施例五

請(qǐng)結(jié)合圖1至圖9參閱圖16至圖17，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法與實(shí)施例一中所述的制備方法大致相同，二者的區(qū)別在于：本實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法相較于實(shí)施例一中所述的制備方法，在實(shí)施例一中所述的制備方法的步驟2)與步驟3)之間還包括于所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的上表面形成分解阻擋層16的步驟，所述分解阻擋層16位于所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11與所述圖形化掩膜層12之間；即先在所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的上表面形成所述分解阻擋層16，再在所述分解阻擋層16的上表面形成所述圖形化掩膜層12。

作為示例，所述分解阻擋層16可以為任意一種在所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11后續(xù)分解重構(gòu)過(guò)程中幾乎不發(fā)生分解的材料層，以確保所述分解阻擋層16具有足夠的支撐強(qiáng)度；優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述分解阻擋層16可以為但不僅限于氮化鋁鎵層；所述氮化鋁鎵層中鋁的物質(zhì)的量占鋁和鎵的總物質(zhì)的量的1％～40％，優(yōu)選地，鋁的物質(zhì)的量占鋁和鎵的總物質(zhì)的量的2％～35％。由于所述分解阻擋層16自身幾乎不分解，所述分解阻擋層16位于所述含鎵分解層11的上表面，使得所述含鎵分解層11在步驟4)中只有部分發(fā)生分解，即可以起到阻止所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的過(guò)度分解，又可以起到防止后續(xù)形成的圖形化掩膜層12發(fā)生坍塌。作為示例，所述分解阻擋層16的厚度可以為5nm～2000nm，優(yōu)選地，所述分解阻擋層16的厚度為10nm～1500nm，更為優(yōu)選地，所述分解阻擋層16的厚度為15nm～1000nm，更為優(yōu)選地，所述分解阻擋層16的厚度為20nm～500nm。

本實(shí)施例中后續(xù)其他步驟均與實(shí)施例一中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的其他步驟相同，具體請(qǐng)參閱實(shí)施例一，此處不再累述。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖16至圖17，本實(shí)施例還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由本實(shí)施例中上述的制備方法制備而得到，即本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)大致相同，二者的區(qū)別在于：本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在實(shí)施例一中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增設(shè)了分解阻擋層16，所述分解阻擋層16位于所述重構(gòu)分解層131與所述氮化鎵晶種層133之間，亦即，所述分解阻擋層16位于所述重構(gòu)分解層131與所述圖形化掩膜層12之間。

實(shí)施例六

請(qǐng)結(jié)合圖1至圖9參閱圖18至圖19，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法與實(shí)施例一中所述的制備方法大致相同，二者的區(qū)別在于：本實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法相較于實(shí)施例一中所述的制備方法，在實(shí)施例一中在實(shí)施例一中所述的制備方法的步驟1)與步驟2)之間增設(shè)了于所述襯底10的上表面形成分解阻擋層16的步驟，所述分解阻擋層16位于所述襯底10與所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11之間；即先在所述襯底10的上表面形成所述分解阻擋層16，再在所述分解阻擋層16的上表面形成所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11；實(shí)施例一中的所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度可以為但不僅限于100nm～6μm；優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為150nm～1000nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為200nm～900nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為300nm～800nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為400nm～700nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為500nm～600nm；而本實(shí)施例中，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度小于或等于50nm，優(yōu)選為20nm。

作為示例，所述分解阻擋層16可以為任意一種在所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11后續(xù)分解重構(gòu)過(guò)程中幾乎不發(fā)生分解的材料層，以確保所述分解阻擋層16具有足夠的支撐強(qiáng)度；優(yōu)選地，本實(shí)施例中，所述分解阻擋層16可以為但不僅限于氮化鋁鎵層；所述氮化鋁鎵層中鋁的物質(zhì)的量占鋁和鎵的總物質(zhì)的量的1％～40％，優(yōu)選地，鋁的物質(zhì)的量占鋁和鎵的總物質(zhì)的量的2％～35％。由于所述分解阻擋層16自身幾乎不分解，所述分解阻擋層16即可以起到阻止所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的過(guò)度分解，又可以起到防止后續(xù)形成的圖形化掩膜層12發(fā)生坍塌。作為示例，所述分解阻擋層16的厚度可以為5nm～2000nm，優(yōu)選地，所述分解阻擋層16的厚度為10nm～1500nm，更為優(yōu)選地，所述分解阻擋層16的厚度為15nm～1000nm，更為優(yōu)選地，所述分解阻擋層16的厚度為20nm～500nm。

本實(shí)施例中后續(xù)其他步驟均與實(shí)施例一中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法的其他步驟相同，具體請(qǐng)參閱實(shí)施例一，此處不再累述。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖18至圖19，本實(shí)施例還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)由本實(shí)施例中上述的制備方法制備而得到，即本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)大致相同，二者的區(qū)別在于：本實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在實(shí)施例一中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增設(shè)了分解阻擋層16，所述分解阻擋層16位于所述襯底10與所述重構(gòu)分解層131之間；實(shí)施例一中的所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度可以為但不僅限于100nm～6μm；優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為150nm～1000nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為200nm～900nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為300nm～800nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為400nm～700nm；更為優(yōu)選地，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度為500nm～600nm；而本實(shí)施例中，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層11的厚度小于或等于50nm，優(yōu)選為20nm。

實(shí)施例七

請(qǐng)參閱圖20，本發(fā)明還提供一種自支撐氮化鎵層的制備方法，所述自支撐氮化鎵層的制備方法包括如下步驟：

1)采用如實(shí)施例一至實(shí)施例六任一實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法制備所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；

2)在預(yù)設(shè)生長(zhǎng)溫度下于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面形成氮化鎵層；

3)將步驟2)得到的結(jié)構(gòu)的溫度降至室溫，使所述氮化鎵層自動(dòng)剝離，以得到自支撐氮化鎵層。

在步驟1)中，請(qǐng)參閱圖20中的s1步驟，采用如實(shí)施例一至實(shí)施例六任一實(shí)施例中所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法制備所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

作為示例，制備所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的具體方法請(qǐng)參閱實(shí)施例一至實(shí)施例四，此處不再累述。

在步驟2)中，請(qǐng)參閱圖20中的s2步驟及圖21，在預(yù)設(shè)生長(zhǎng)溫度下于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面形成氮化鎵層17。

需要說(shuō)明的是，為了便于附圖說(shuō)明，本實(shí)施例的附圖僅以實(shí)施例一中附圖9對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)作為示例，實(shí)施例一至實(shí)施例六中與附圖9不同的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)也在本實(shí)施例的保護(hù)范圍之內(nèi)。

作為示例，可以采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積工藝、分子束外延工藝或氫化物氣相外延工藝于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面形成所述氮化鎵層17。

作為示例，采用氫化物氣相外延工藝于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面形成所述氮化鎵層17包括如下步驟：

2-1)將所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)置于氫化物氣相外延設(shè)備中，所述氫化物氣相外延設(shè)備內(nèi)包括鎵舟區(qū)及襯底區(qū)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)位于所述襯底區(qū)；

2-2)向所述鎵舟區(qū)通入氯化氫以生成氯化鎵；向所述襯底區(qū)通入氨氣，所述氨氣與所述氯化鎵反應(yīng)于所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的上表面形成氮化鎵層17。

作為示例，步驟2-2)中，形成所述氮化鎵層17的v/iii(氮與鎵的摩爾比)為5～200，優(yōu)選地，本實(shí)施例中，形成所述氮化鎵層17的v/iii為7～100；氯化氫的流量為1sccm(標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘)～1000sccm，所述氨氣的流量為10sccm～20slm(標(biāo)準(zhǔn)升每分鐘)。

作為示例，步驟2-2)中，所述氮化鎵層17的生長(zhǎng)溫度為900℃～1100℃；所述氮化鎵層15的厚度大于或等于300μm，優(yōu)選地，所述氮化鎵層17的厚度為300μm～1500μm。

在步驟3)中，請(qǐng)參閱圖20中的s3步驟及圖22及圖23，將步驟2)得到的結(jié)構(gòu)的溫度降至室溫，使所述氮化鎵層17自動(dòng)剝離，以得到自支撐氮化鎵層18。

作為示例，將步驟2)得到的結(jié)構(gòu)的溫度自然降至室溫或以5℃/min～30℃/min的降溫速率降至室溫，在降溫過(guò)程中，使所述氮化鎵層17自動(dòng)剝離，以得到自支撐氮化鎵層18；具體的，當(dāng)所述圖形化掩膜層12內(nèi)沒(méi)有任何孔洞的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中，在降溫過(guò)程中，所述氮化鎵層17從由所述重構(gòu)分解層131內(nèi)具有所述孔洞132的部位自動(dòng)剝離，如圖22所示；當(dāng)所述圖形化掩膜層12內(nèi)形成有所述孔洞122時(shí)，在降溫過(guò)程中，所述氮化鎵層17從所述圖形化掩膜層12處及所述重構(gòu)分解層131內(nèi)具有所述孔洞132的部位自動(dòng)剝離。

需要說(shuō)明的是，對(duì)于不包括分解阻擋層16的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，步驟2)中在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上形成所述氮化鎵層17時(shí)，所述氮化鎵層17自所述氮化鎵晶種層133橫向生長(zhǎng)的過(guò)程中，會(huì)在所述圖形化掩膜層12上方的部分所述氮化鎵層17內(nèi)形成孔洞，此時(shí)，在降溫過(guò)程中，當(dāng)所述圖形化掩膜層12內(nèi)沒(méi)有任何孔洞時(shí)，所述氮化鎵層17從所述圖氮化鎵層17內(nèi)的孔洞處及所述重構(gòu)分解層131內(nèi)具有所述孔洞132的部位自動(dòng)剝離；當(dāng)所述圖形化掩膜層12內(nèi)形成有所述孔洞122時(shí)，在降溫過(guò)程中，所述氮化鎵層17從所述氮化鎵層17內(nèi)的孔洞處、所述圖形化掩膜層12處及所述重構(gòu)分解層131內(nèi)具有所述孔洞132的部位自動(dòng)剝離。

需要進(jìn)一步說(shuō)明的是，對(duì)于包括分解阻擋層16的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，步驟2)中在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上形成所述氮化鎵層17時(shí)，所述氮化鎵層17自所述氮化鎵晶種層133橫向生長(zhǎng)的過(guò)程中，會(huì)在所述圖形化掩膜層12上方的部分所述氮化鎵層17內(nèi)形成孔洞，此時(shí)，在降溫過(guò)程中，當(dāng)所述分解阻擋層16位于所述含鎵分解層11上方時(shí)，所述氮化鎵層17從所述孔洞處自動(dòng)剝離；當(dāng)所述分解阻擋層16位于所述含鎵分解層11的下方時(shí)，在降溫過(guò)程中，當(dāng)所述圖形化掩膜層12內(nèi)沒(méi)有任何孔洞時(shí)，所述氮化鎵層17從所述氮化鎵層17內(nèi)的孔洞處及所述重構(gòu)分解131內(nèi)具有所述孔洞132的部位自動(dòng)剝離；當(dāng)所述圖形化掩膜層12內(nèi)形成有所述孔洞122時(shí)，在降溫過(guò)程中，所述氮化鎵層17從所述氮化鎵層17內(nèi)的孔洞處、所述圖形化掩膜層12處及所述重構(gòu)分解層131內(nèi)具有所述孔洞132的部位自動(dòng)剝離。

需要進(jìn)一步說(shuō)明的是，所述氮化鎵層17自動(dòng)剝離之后，還包括對(duì)剝離的所述氮化鎵層17進(jìn)行表面處理的步驟，以去除殘留的所述重構(gòu)分解層131、所述圖形化掩膜層12及所述氮化鎵晶種層133，并對(duì)所述氮化鎵層17的表面進(jìn)行研磨拋光等處理，以得到所需厚度、表面平整度較高的所述自支撐氮化鎵層18，如圖23所示。

實(shí)施例八

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖23，本發(fā)明還提供一種自支撐氮化鎵層18，所述自支撐氮化鎵層18采用實(shí)施例七中所述的制備方法制備而得到。具體的制備方法請(qǐng)參閱實(shí)施例七，此處不再累述。

綜上所述，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)、自支撐氮化鎵層及其制備方法，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法包括如下步驟：1)提供襯底；2)于所述襯底的上表面形成超晶格結(jié)構(gòu)分解層，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層中至少包括鎵元素；3)于所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層的上表面形成圖形化掩膜層；所述圖形化掩膜層內(nèi)形成有若干個(gè)開(kāi)口，所述開(kāi)口暴露出部分所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層；4)將步驟3)得到的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，使所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層分解重構(gòu)以得到分解重構(gòu)疊層，其中，所述分解重構(gòu)疊層包括內(nèi)部形成若干個(gè)孔洞的重構(gòu)分解層及位于所述開(kāi)口暴露出的所述重構(gòu)分解層上表面的氮化鎵晶種層；5)于步驟4)得到的結(jié)構(gòu)上表面形成緩沖層。本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法通過(guò)在襯底上形成超晶格結(jié)構(gòu)分解層，并對(duì)超晶格結(jié)構(gòu)分解層處理使超晶格結(jié)構(gòu)分解層分解重構(gòu)以形成包括內(nèi)部形成若干個(gè)孔洞的重構(gòu)分解層及位于圖形化掩膜層的開(kāi)口暴露出的所述重構(gòu)分解層上表面的氮化鎵晶種層的分解重構(gòu)疊層，在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)用于氮化鎵生長(zhǎng)時(shí)，分解重構(gòu)疊層中的氮化鎵晶種層可以為后續(xù)氮化鎵的生長(zhǎng)提供晶種，而重構(gòu)分解層內(nèi)部的孔洞不僅有利于后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵的自剝離，還可以減少后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵晶格間的應(yīng)力，可以提高氮化鎵的生長(zhǎng)質(zhì)量；同時(shí)，所述超晶格結(jié)構(gòu)分解層為多層結(jié)構(gòu)，有利于后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵的應(yīng)力釋放，從而提高氮化鎵的生長(zhǎng)質(zhì)量；本發(fā)明通過(guò)設(shè)置緩沖層，在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)用于氮化鎵生長(zhǎng)時(shí)，緩沖層可以減少生長(zhǎng)的氮化鎵內(nèi)的位錯(cuò)密度，提高氮化鎵的質(zhì)量。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。