半導(dǎo)體晶片及其形成工藝的制作方法
【專利摘要】本公開涉及半導(dǎo)體晶片及其形成工藝。半導(dǎo)體晶片可以包括襯底、多晶模板層以及半導(dǎo)體層。該襯底具有中心區(qū)域和邊緣區(qū)域，該多晶模板層沿著該襯底的外周邊緣設(shè)置，并且半導(dǎo)體層在該中心區(qū)域之上，其中該半導(dǎo)體層是單晶的。在一實施例中，該多晶模板層和單晶層通過中間區(qū)域彼此橫向間隔開。在另一個實施例中，該半導(dǎo)體層可以包含鋁。形成襯底的工藝可以包括在該邊緣區(qū)域內(nèi)形成圖案化的多晶模板層和在主表面之上形成半導(dǎo)體層。形成襯底的另一個工藝可以包括在主表面之上形成半導(dǎo)體層和去除該半導(dǎo)體層的一部分以使得該半導(dǎo)體層與該襯底的邊緣間隔開。
【專利說明】半導(dǎo)體晶片及其形成工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及半導(dǎo)體晶片以及形成半導(dǎo)體晶片的工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體器件典型地由單晶半導(dǎo)體材料形成。高電子遷移率晶體管(HEMT)器件可通過在硅襯底外延生長包括AlGaN和GaN層的半導(dǎo)體層形成。在外延生長期間，半導(dǎo)體層中可形成裂紋并從邊緣向襯底的中心蔓延。裂紋可在半導(dǎo)體層中向中心蔓延顯著的距離，顯著地影響良率。
[0003]已經(jīng)建議使用選擇性外延生長。對于包括鋁的較復(fù)雜的半導(dǎo)體復(fù)合物或半導(dǎo)體層，因為選擇性可能不足夠、晶體可具有過多缺陷等等，選擇性外延不是可行的選擇。存在在具有不同組分的襯底上形成高質(zhì)量單晶半導(dǎo)體層的需求。
[0004]概述
[0005]根據(jù)本公開一個實施例，提供了一種半導(dǎo)體晶片，包括:具有主表面的襯底，所述主表面具有中心區(qū)域、邊緣區(qū)域、設(shè)置于所述中心區(qū)域和所述邊緣區(qū)域之間的中間區(qū)域；沿著所述襯底的周圍邊緣設(shè)置的多晶模板層；以及在所述中心區(qū)域之上的半導(dǎo)體層，其中所述半導(dǎo)體層是單晶的；其中所述多晶模板層和所述單晶層通過所述中間區(qū)域彼此橫向間隔開。
[0006]根據(jù)本公開又一實施例，提供了一種半導(dǎo)體晶片，包括:具有主表面的襯底，所述主表面具有中心區(qū)域和邊緣區(qū)域；以及單晶層，其位于所述中心區(qū)域上并且不位于所述邊緣區(qū)域上，并且與生長表面直接接觸并從生長表面形成，其中沿著與所述主表面垂直的任意線，在所述生長表面上方?jīng)]有其它層設(shè)置在所述單晶層和所述襯底之間。
[0007]根據(jù)本公開再一實施例，提供了一種形成半導(dǎo)體晶片的工藝，包括:提供具有主表面的襯底，所述主表面包括中心區(qū)域和邊緣區(qū)域；在所述邊緣區(qū)域內(nèi)的主表面之上形成圖案化的多晶模板層；以及，在所述中心區(qū)域和所述邊緣區(qū)域內(nèi)的主表面之上形成半導(dǎo)體層，其中所述半導(dǎo)體層是所述中心區(qū)域內(nèi)是單晶的，并且在所述邊緣區(qū)域內(nèi)是多晶的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]通過示例的方式說明了實施例，并且其不受附圖的限制。
[0009]圖1包括襯底的橫截面視圖的圖示。
[0010]圖2包括圖1的襯底在形成聚模(poly template)層之后的橫截面視圖的圖示。
[0011]圖3包括圖1的襯底在圖案化該多晶模板層以定義貫穿該多晶模板層的開口之后的橫截面視圖的圖示。
[0012]圖4包括圖3襯底的在該襯底和該多晶模板層的一部分上形成多個層之后的橫截面視圖的圖不。
[0013]圖5包括在形成如圖4中所示的層中的至少一些層之后的工件的掃描電子顯微鏡圖像的圖示。
[0014]圖6包括圖4的襯底在形成抗蝕劑部件之后的橫截面視圖的圖示。
[0015]圖7包括圖6的襯底在形成刻蝕邊緣區(qū)域內(nèi)的多層并移除該抗蝕劑部件之后的橫截面視圖的圖示。
[0016]圖8包括圖7的半導(dǎo)體晶片的頂視圖的圖示，用于說明中心區(qū)域、邊緣區(qū)域和中間區(qū)域之間的位置關(guān)系。
[0017]圖9包括用于半導(dǎo)體晶片的在襯底上形成各層和抗蝕劑部件之后的頂視圖的圖示，以示出諸特征和半導(dǎo)體晶片的邊緣之間的位置關(guān)系。
[0018]圖10包括圖9的襯底在形成刻蝕邊緣區(qū)域內(nèi)的多層并移除該抗蝕劑部件之后的橫截面視圖的圖示。
[0019]本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，圖中的元件出于簡明的目的而示出，并且并不必然按比例繪制。例如，圖中的某些元件的尺寸可以相對于其它元件放大，以助于促進對發(fā)明實施例的理解。

【具體實施方式】
[0020]下面的結(jié)合附圖的說明被提供來幫助理解本文揭示的教導(dǎo)。隨后的討論將集中在所述教導(dǎo)的特定實施方式和實施例。這樣的集中被提供以助于描述該教導(dǎo)，并且不應(yīng)被解釋為對教導(dǎo)的范圍或適用性的限制。然而，基于本申請中揭示的教導(dǎo)也可以使用其它實施例。
[0021]族數(shù)對應(yīng)于在基于2011年I月21日版本的IUPAC元素周期表的元素周期表中的列。
[0022]術(shù)語“金屬”或任意其變形意指包括如下元素的材料，所述元素落在族I到12中任意族內(nèi)、落在族13到16內(nèi)、沿著并在由原子數(shù)13 (Al)、31 (Ga)、50 (Sn)、51 (Sb)和84 (Po)限定的線以及其下的元素。金屬不包括Si或Ge。
[0023]術(shù)語“包括”、“含括”、“包含”、“含有”、“具有”或其任意變形意圖覆蓋非排他性的包含。例如，包括一系列特征的方法、產(chǎn)品或裝置并不必然僅僅限于這些特征，而是可以包括沒有明確列出的或這些方法、產(chǎn)品或裝置固有的其它特征。另外，除非有明確的相反說明，“或”指的是同或(inclusive-or)而不是異或。例如，系列中的任何一項都滿足條件A或B:A為真(或，存在)且B為假(或，不存在)、A為假(或，不存在)且B為真(或，存在)，以及A和B 二者均為真(或，存在)。
[0024]此外，“一” (“a”或“an”)的使用被用于描述本文描述的部件和部件。這僅僅是為了方便和給出本發(fā)明的范圍的一般意義。這樣的描述應(yīng)被解讀為包括一個、至少一個，或者，單數(shù)形式也包括復(fù)數(shù)，或反之，除非其清楚地表示了不同的含義。例如，當在此描述的是單個項時，可以使用多于一個的項來替換單個項。類似地，這里描述多于一個的項時，單個項可被用于代替該多于一個的項。
[0025]除非相反的規(guī)定，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的相同的含義。材料、方法和實例僅僅是示意性的，而不意圖是限制性的。對于本文沒有描述的內(nèi)容，關(guān)于特定材料和處理過程的許多細節(jié)是常規(guī)的，并且可在半導(dǎo)體和電子領(lǐng)域中的教科書和其它來源中找到。
[0026]一種半導(dǎo)體晶片可以包括具有主表面的襯底，主表面具有中心區(qū)域和邊緣區(qū)域，以及在中心區(qū)域之上并且不在邊緣區(qū)域之上的單晶層。在一實施例中，半導(dǎo)體晶片可以包括在邊緣區(qū)域之上的多晶模板層，并且單晶層沒有在多晶模板層之上。在另一個實施例中，多晶模板層和單晶層通過設(shè)置在中心區(qū)域和邊緣區(qū)域之間的中間區(qū)域彼此分離。在又一個實施例中，單晶層可以是在多晶模板層之上延伸并且延伸到襯底的邊緣的較大半導(dǎo)體層的一部分。所述半導(dǎo)體層位于多晶模板層之上的部分可以保留在多晶模板層之上，或者，可以不保留在多晶模板層之上。在另一個實施例中，單晶層包括鋁，其中沒有單晶層位于邊緣區(qū)域之上。在又一個實施例中，半導(dǎo)體晶片可以包括具有主表面的襯底，所述主表面具有中心區(qū)域和邊緣區(qū)域以及與在中心區(qū)域之上并且不在邊緣區(qū)域之上的單晶層，并且所述單晶層直接接觸生長表面并從該生長表面形成。沿著垂直于主表面的任意線，在單晶層和襯底之間沒有設(shè)置其它層在生長表面之上。
[0027]形成半導(dǎo)體晶片的工藝過程可以包括:提供具有主表面的襯底，所述主表面包括中心區(qū)域和邊緣區(qū)域，以及在邊緣區(qū)域內(nèi)的主表面之上形成圖案化的多晶模板層。該過程可以還包括:在中心區(qū)域和邊緣區(qū)域內(nèi)的主表面之上形成半導(dǎo)體層，其中所述半導(dǎo)體層在中心區(qū)域內(nèi)是單晶，而在邊緣區(qū)域內(nèi)是多晶。在一實施例中，該工藝可以還包括:去除在邊緣區(qū)域之上的半導(dǎo)體層的部分，其中所述半導(dǎo)體層的剩余部分是單晶的并且位于中心區(qū)域內(nèi)。
[0028]如下文中將要更詳細描述的，該工藝以及所得到的半導(dǎo)體晶片非常適合于在具有不同組分的襯底之上形成復(fù)合物，諸如II1-V或I1-VI半導(dǎo)體層。當使用多晶模板層時，形成在邊緣區(qū)域內(nèi)的多晶模板層可有助于減小應(yīng)力，并允許外延層的多晶部分形成并從邊緣區(qū)域去除，以減小形成大量的裂紋并延伸到外延層的單晶部分中的可能性。因而，半導(dǎo)體層的晶體質(zhì)量得以改進，并且改進了良品率。在另一個實施例中，沒有使用多晶模板層，并且外延層從生長表面直接生長?？梢詮囊r底的邊緣區(qū)域之上去除外延層的一部分，以使得外延層內(nèi)的大多數(shù)的晶體缺陷被去除，從而減小隨后大量的裂紋將向晶片的中心蔓延的可能性。
[0029]圖1包括具有主表面102和與主表面102相反的另一個主表面104的襯底100的一部分的橫截面視圖的圖示。襯底100可以包括硅、藍寶石、尖晶石、或其它合適的基本上單晶材料等。具體材料和沿著主表面102的晶向的選擇可基于隨后將要形成在襯底100之上的半導(dǎo)體層的組分來選擇。
[0030]圖2包括在形成多晶模板層之后襯底100的一部分的橫截面視圖的圖示。多晶模板層有助于形成隨后形成的半導(dǎo)體層的多晶部分。在一實施例中，多晶模板層包括墊層202和模層204。墊層202可以包括氧化物，并且在更特定的實施例中，包括熱生長的二氧化硅層。墊層202可具有在5nm到50nm范圍內(nèi)的厚度。模層204可以包括氮化硅，并且在特定的實施例中，可具有在20nm到200nm范圍內(nèi)的厚度。模層204可使用化學(xué)或物理氣相沉積技術(shù)形成。在另一個實施例中，多晶模板層可以僅包括厚度在25nm到250nm范圍內(nèi)的氧化物層。
[0031]圖3包括在形成延伸貫穿墊層202和模層204的開口 300之后的襯底100的橫截面視圖的圖示。如圖3的實施例中所示的，模層204位于襯底100的邊緣部分，并沿著襯底100的側(cè)邊并沿著襯底100的另一主表面104。該圖案化可使用干法蝕刻工藝、濕法蝕刻工藝、或濕法和干法蝕刻工藝的組合來形成。在一實施例中，邊緣區(qū)域302可從襯底100的周圍邊緣起延伸不超過9mm、7mm、5mm或3mm。在另一個實施例中，邊緣區(qū)域302至少為0.2mm、至少為0.5mm或至少為1.1mm。
[0032]圖4包括在形成成核層402、半導(dǎo)體層和棚極電介質(zhì)層之后的襯底100的橫截面視圖的圖示。成核層402可有助于外延生長這些半導(dǎo)體層。在一實施例中，成核層402可以包括與隨后形成的半導(dǎo)體層共同的一個或多個元素。在一特定實施例中，當在成核層402之上形成含鋁的半導(dǎo)體層時，該成核層可以包括氮化鋁。成核層的厚度可以在50nm到500nm的范圍內(nèi)。
[0033]半導(dǎo)體層可以包括緩沖膜422、溝道膜424、阻擋膜426以及沿著多晶模板層的多晶部分。緩沖膜422的組分可基于溝道膜424的組分。在一實施例中，溝道膜包括GaN，并且緩沖膜422包括AlGaN。緩沖膜422的組分可以根據(jù)厚度而變化，以使得緩沖膜422越接近于成核層402具有越高的鋁含量，并且越接近于溝道膜424具有相對越高的鎵含量。在一特定實施例中，成核層204附近陽離子(金屬原子)含量可以是70%到95%的Al，余者是Ga，并且溝道膜424附近陽離子含量可以是5%到25%的Al，余者是Ga。緩沖膜422可具有在I微米到5微米范圍內(nèi)的厚度。在另一個實施例中，緩沖膜可以包括交替GaN和AlN的超格子結(jié)構(gòu)，其每個具有在3nm到30nm范圍內(nèi)的厚度。
[0034]溝道膜424可以包括GaN，并具有在50nm到400nm范圍內(nèi)的厚度。阻擋膜426將2維電子氣約束在處于阻擋膜426和溝道膜424之間的界面處。在一特定實施例中，阻擋膜426可以包括AlGaN，其中陽離子含量是10到40%的鋁，余者為鎵。阻擋膜426可具有在5nm到25nm范圍內(nèi)的厚度。在另一個實施例中，阻擋膜426可以包括具有在5nm到25nm范圍內(nèi)的厚度的A1N。在又一個實施例中，阻擋膜426可以包括具有在5nm到50nm范圍內(nèi)的厚度的InAlGaN。在又一個實施例中，阻擋膜426可以包括厚度在5nm到50nm范圍內(nèi)的InAIN。
[0035]半導(dǎo)體層使用外延生長技術(shù)形成。在一特定實施例中，可使用金屬有機物化學(xué)氣相沉積形成包含金屬的薄膜。半導(dǎo)體層包括在多晶模板中的開口 300內(nèi)并在開口 300之上的單晶部分和沿著多晶模板層的多晶部分?？赡茉诮咏r底100的周邊的半導(dǎo)體層中形成裂紋。在邊緣區(qū)域302內(nèi)的多晶模板層有助于允許裂紋和其它缺陷以多種不同的方向傳播，而不是優(yōu)先沿著晶面?zhèn)鞑?。因而，相比于裂紋延伸進中心區(qū)域，裂紋更可能終止在邊緣區(qū)域302內(nèi)。裂紋及其位置的重要性將在本說明書中稍后說明。
[0036]柵極電介質(zhì)層可以包括氮化物膜442和444。氮化物膜442可以包括氮化硅，并可以具有在5nm到40nm范圍內(nèi)的厚度，并且氮化物膜444可以包括氮化鋁膜，并可以具有在2nm到20nm范圍內(nèi)的厚度。在另一個實施例中，柵極電介質(zhì)層可以包括更少或更多的膜，其可以具有與上面所描述的相同或不同的組分。例如，氮化物膜442和444可被氮化硅的單個膜代替?？商鎿Q地，可以在氮化物膜444之上形成氧化鋁膜。氮化物膜446可被用于保護柵極電介質(zhì)層。氮化物膜446可以包括氮化硅，并具有在20nm到200nm范圍內(nèi)的厚度。棚極電介質(zhì)層和氮化物膜446可使用化學(xué)或物理氣相技術(shù)形成。
[0037]在一實施例中，在沒有將工件暴露于空氣或其它含氧氣體的情況下形成半導(dǎo)體層、柵極電介質(zhì)層以及氮化物膜446。因而，可以形成各層和膜，而在任意層和膜之間的界面處沒有氧化物。在另一個實施例中，在形成任何一個或多個膜或?qū)又g工件可以暴露于空氣。如果界面氧化物不要留在所完成的器件中的話，那么可以在形成隨后的層或結(jié)構(gòu)之前，在還原氣氛中將界面氧化物還原，或者，蝕刻(例如反向濺射)界面氧化物以將其去除。在又一個實施例中，可以形成并保留氧化物膜。例如，在形成柵極電介質(zhì)層之后，在形成氮化物膜446之前工件可暴露于空氣。參照圖4，半導(dǎo)體層、柵極電介質(zhì)層和氮化物膜446的組合被示出為沿著在邊緣區(qū)域內(nèi)的多晶模板層的多晶(poly)生長區(qū)域450。
[0038]在另一個實施例中，P型摻雜的GaN層(“p_GaN”)可被插入到阻擋層426和氮化物膜446之間。在這個特定實施例中，柵極電介質(zhì)層(包括膜442和444)不是必需的。P-GaN層可以重摻雜有P型摻雜劑(諸如，Mg)，具有超過119原子/cm3的濃度，并具有在30nm到10nm范圍內(nèi)的厚度。
[0039]圖5包括了用于圖示在形成半導(dǎo)體層、柵極電介質(zhì)層和氮化物膜446之后不同區(qū)域之間的位置關(guān)系的掃描電子顯微鏡圖像。多晶生長區(qū)域450在虛線454的右側(cè)，并具有相對粗糙的表面。在多晶生長區(qū)域450內(nèi)的某些裂紋可延伸穿過虛線454，但是沒有裂紋延伸到點劃線504。隨后形成的抗蝕劑部件可被形成在點劃線504的左側(cè)處或形成于點劃線504的左側(cè)。因而，在隨后的蝕刻操作期間，所有的有裂紋的材料將被去除。
[0040]形成圖案化的抗蝕劑掩模，并且其包括抗蝕劑部件500，抗蝕劑部件500覆蓋成核層402、半導(dǎo)體層、柵極電介質(zhì)層以及氮化物膜446的一部分，如圖6中所示。抗蝕劑部件500位于襯底的中心區(qū)域上，并表示下面諸層的在圖案化步驟之后將保留的部分。在特定實施例中，抗蝕劑部件500具有傾斜的側(cè)壁502，其沿著以角度阿爾法(α )與襯底100的主表面102相交的平面。角度α在30到70的范圍內(nèi)。該斜面有助于防止蝕刻殘余物在單晶區(qū)域的邊緣處的不受控制的堆積，以降低缺陷率。
[0041]半導(dǎo)體層、柵極電介質(zhì)層、氮化物膜446和多晶生長區(qū)域450的暴露部分被蝕刻，形成半導(dǎo)體晶片700的結(jié)構(gòu)600，如圖7所示。該蝕刻可以通過反應(yīng)離子蝕刻使用含氯氣體(諸如，C12、BC13、HC1等)執(zhí)行。在蝕刻期間，抗蝕劑部件500的一部分可以被腐蝕，使得結(jié)構(gòu)600具有類似于抗蝕劑部件500的側(cè)壁。在特定實施例中，結(jié)構(gòu)600的傾斜側(cè)壁沿著以一定角度(不大于30,在另一個實施例中，不大于9,或不大于I)與襯底100的主表面102相交的平面。
[0042]在蝕刻期間，邊緣區(qū)域內(nèi)的多晶生長區(qū)域450被去除。在一特定實施例中，位于開口 300內(nèi)以及邊緣區(qū)域內(nèi)側(cè)的半導(dǎo)體層、柵極電介質(zhì)層以及氮化物膜446的部分(如圖4中所示)也可以被去除。該蝕刻可以被執(zhí)行為定時蝕刻，使用端點檢測，或端點檢測與定時的過蝕刻的組合?；谀０鍖?04和墊層202的組分和蝕刻化學(xué)試劑，模板層204、墊層202或二者可以被蝕刻或不被蝕刻。在蝕刻完成之后，抗蝕劑部件500被去除以提供如圖7中所示的工件700。
[0043]圖8包括半導(dǎo)體晶片700的頂視圖的圖示，半導(dǎo)體晶片700包括邊緣區(qū)域704，邊緣區(qū)域704是半導(dǎo)體晶片700的外周和多晶模板層終止之處(在圖8中以一組點示出)之間的部分。中心區(qū)域702包括半導(dǎo)體晶片700的結(jié)構(gòu)600 (圖7)所處的部分。中心區(qū)域702和邊緣區(qū)域704由中間區(qū)域706分離，中間區(qū)域706對應(yīng)于邊緣部分302 (圖3)終結(jié)之處和結(jié)構(gòu)600(圖7)形成之處之間的相差部。因而，與邊緣區(qū)域704和中間區(qū)域706相比，中心區(qū)域702還進一步遠離半導(dǎo)體晶片700的外周。在一實施例中，邊緣區(qū)域704、中間區(qū)域706、或邊緣和中間區(qū)域704和706中的每一個，具有距離襯底100的外周邊緣不大于9mm、7mm、5mm或3mm的寬度。在另一個實施例中，該寬度至少是0.2mm、至少是0.5mm或至少是1.1mm0
[0044]在另一個實施例中，不需要執(zhí)行用于去除多晶生長區(qū)域450的圖案化操作，并因此可以生產(chǎn)如圖4中所示的半導(dǎo)體晶片。如圖5中所示，下面的多晶模板層可以有助于裂紋或缺陷在多晶生長區(qū)域內(nèi)在更加隨機的方向上形成，與優(yōu)選地沿著特定晶向的情況相反。因而，裂紋可以具有更大的可能性在到達晶片的中心區(qū)域之前終止。
[0045]在又一個實施例中，沒有使用多晶模板層。因而，沒有形成墊層202和模板層204?？梢匀缜八龅匦纬沙珊藢?02、半導(dǎo)體層(包括膜422、424和426)、柵極電介質(zhì)層(包括膜442和444)以及氮化物膜446。因為不存在多晶模板層，所述層被形成到襯底的邊緣，并且沒有形成多晶生長區(qū)域450。單晶層可以具有許多缺陷，并且在襯底100的邊緣區(qū)域之上呈現(xiàn)出多晶性。在氮化物膜446之上形成抗蝕劑部件500，如圖9中所示。抗蝕劑部件500具有如前所述的傾斜502。襯底100上的層和膜的暴露部分被如前所述地去除，并且抗蝕劑部件500隨后被去除。圖10包括在該工藝點處的半導(dǎo)體晶片的圖示。圖10中所示的半導(dǎo)體晶片類似于圖7中所示的半導(dǎo)體晶片，除了不存在多晶模板層(包括膜202和203)和多晶生長層450的剩余部分。
[0046]對于任何前述的實施例，執(zhí)行額外的工藝以形成基本上完成的器件。這樣的工藝可以包括:形成延伸穿過柵極電介質(zhì)層和氮化物膜446的源極和漏極電極，形成與柵極電介質(zhì)層直接接觸的柵極電極，形成可延伸到半導(dǎo)體晶片的邊緣的絕緣層，形成互連，形成鈍化層，執(zhí)行其它適當?shù)牟僮?，或其組合。
[0047]本文描述的實施例在形成半導(dǎo)體層時可提供有益效果，其可以減小在所完成的器件中具有應(yīng)力引起的裂紋的可能性。邊緣區(qū)域內(nèi)的多晶模板層有助于允許在疊加的半導(dǎo)體層內(nèi)的裂紋和其它缺陷以不同的方向蔓延，并且不沿著特定的晶面，這是因為在多晶模板層之上半導(dǎo)體層是多晶的。因而，相比于實質(zhì)性地延伸到中心區(qū)域中一定距離，裂紋更可能終止在多晶模板層之上的區(qū)域內(nèi)?？梢孕纬煽刮g劑部件500以使得延伸進半導(dǎo)體層的單晶部分中的裂紋被與多晶部分一起去除。因而，半導(dǎo)體晶片具有基本上更高質(zhì)量的半導(dǎo)體層，以及減小的應(yīng)力引起的裂紋將延伸到保留在所完成的器件內(nèi)的半導(dǎo)體層的單晶部分中的可能性。因此，相比于常規(guī)形成的半導(dǎo)體晶片，半導(dǎo)體晶片700的器件性能和良率較高。
[0048]該工藝并不要求選擇性外延生長技術(shù)。對于某些更可能附著于多種材料的元素(諸如，鋁)來說，選擇性外延生長是不可能的。其它的II1-V和I1-VI材料對于選擇性外延也可能有問題。當半導(dǎo)體層包括更多不同元素時，能夠執(zhí)行選擇性外延生長的可能性可能難于控制，或者可能導(dǎo)致良率減小或變化較大。因而，可以使用所描述的不要求選擇性外延的工藝，并仍能獲得良好的器件性能和良率。
[0049]許多不同的方面和實施例也是可能的。這些方面和實施例中的一些在下文中描述。閱讀本說明書之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，這些方面和實施例僅僅是示例性的，并且并不限制本發(fā)明的范圍。實施例可以依照如下所列項中的任意一個或多個。
[0050]項1.一種半導(dǎo)體晶片可以包括:
[0051]具有主表面的襯底，所述主表面具有中心區(qū)域、邊緣區(qū)域、設(shè)置于所述中心區(qū)域和所述邊緣區(qū)域之間的中間區(qū)域；
[0052]沿著所述襯底的外周邊緣設(shè)置的多晶模板層；以及
[0053]在所述中心區(qū)域之上的半導(dǎo)體層，其中所述半導(dǎo)體層是單晶的；
[0054]其中所述多晶模板層和所述單晶層通過所述中間區(qū)域彼此橫向間隔開。
[0055]項2.—種形成半導(dǎo)體晶片的工藝，可以包括:
[0056]提供具有主表面的襯底，所述主表面包括中心區(qū)域和邊緣區(qū)域；
[0057]在所述邊緣區(qū)域內(nèi)的主表面上形成圖案化的多晶模板層；以及
[0058]在所述中心區(qū)域和所述邊緣區(qū)域內(nèi)的主表面之上形成半導(dǎo)體層，其中所述半導(dǎo)體層是在所述中心區(qū)域內(nèi)是單晶，并且在所述邊緣區(qū)域內(nèi)是多晶。
[0059]項3.根據(jù)項2的工藝，其中形成圖案化的多晶模板層包括:
[0060]在所述中心和邊緣區(qū)域內(nèi)的主表面之上形成多晶模板層；以及
[0061]蝕刻在所述中心區(qū)域內(nèi)的多晶模板層的部分以定義所述邊緣區(qū)域，其中在蝕刻之后，沒有多晶模板層位于所述中心區(qū)域內(nèi)，并且其中在形成所述半導(dǎo)體層之前，執(zhí)行蝕刻所述多晶模板層的所述部分。
[0062]項4.根據(jù)項2或3的工藝，還包括去除所述半導(dǎo)體層在所述邊緣區(qū)域之上的部分，其中所述半導(dǎo)體層的剩余部分是單晶，并且位于所述中心區(qū)域內(nèi)。
[0063]項5.根據(jù)項2到4中的任意一個的工藝，其中在去除所述半導(dǎo)體層的所述部分之后，所述半導(dǎo)體層的所述部分被中間區(qū)域?qū)⑵渑c所述多晶模板層橫向間隔開，所述中間部分不包括所述半導(dǎo)體層和所述多晶模板層中每一個的任何部分。
[0064]項6.根據(jù)項2到5中任意一個的工藝，還包括形成在所述半導(dǎo)體層之上的柵極電介質(zhì)層。
[0065]項7.根據(jù)項2到6中任意一個的工藝，還包括:
[0066]在所述柵極電介質(zhì)層之上并且在所述中心區(qū)域內(nèi)形成圖案化的抗蝕劑層，其中所述圖案化的抗蝕劑層具有沿著以不大于30的角度與所述主表面相交的平面的傾斜的邊緣；以及
[0067]在圖案化的抗蝕劑層位于柵極電介質(zhì)層之上時，去除所述柵極電介質(zhì)層的一部分和所述半導(dǎo)體層的所述部分。
[0068]項8.根據(jù)前述項中任意一個的半導(dǎo)體晶片或工藝，其中所述半導(dǎo)體層包括GaN膜。
[0069]項9.根據(jù)前述項中任意一個的半導(dǎo)體晶片或工藝，其中所述半導(dǎo)體層還包括第一AlGaN 膜。
[0070]項10.根據(jù)前述項中任意一個的半導(dǎo)體晶片或工藝，
[0071]項11.根據(jù)前述項中任意一個的半導(dǎo)體晶片或工藝，其中所述半導(dǎo)體層還包括第二AlGaN層，其中所述GaN層沒置在所述第一和第二 AlGaN膜之間。
[0072]項12.根據(jù)前述項中任意一個的半導(dǎo)體晶片或工藝，還包括沒置在所述襯底和所述第一 AlGaN層之間的氮化鋁層。
[0073]項13.根據(jù)前述項中任意一個的半導(dǎo)體晶片或工藝，其中所述中間區(qū)域、所述邊緣區(qū)域、或所述中間和邊緣區(qū)域中的每一個不大于9_寬。
[0074]項14.根據(jù)前述項中任意一個的半導(dǎo)體晶片或工藝，其中所述多晶模板層包括氧化物膜和氮化物膜，并且所述氧化物膜設(shè)置在所述襯底和所述氮化物膜之間。
[0075]項15.根據(jù)前述項中任意一個的半導(dǎo)體晶片或工藝，還包括AlN層和柵極電介質(zhì)層，其中:
[0076]所述襯底是單晶娃晶片；
[0077]所述多晶模板層包括沿著所述襯底的外周邊緣設(shè)置的二氧化硅膜，以及在所述二氧化硅膜之上的氮化硅膜，并且所述多晶模板層與所述中心區(qū)域間隔開；
[0078]所述AlN層沒置在所述襯底和所述半導(dǎo)體層之間；
[0079]所述半導(dǎo)體層包括在所述AlN層之上的緩沖膜、在所述緩沖膜之上的GaN層、以及在所述GaN層之上的阻擋膜；以及
[0080]所述棚極電介質(zhì)層位于所述阻擋層之上，并且包括一個或多個氮化物膜。
[0081]項16.根據(jù)項14的半導(dǎo)體晶片或工藝，其中所述半導(dǎo)體層和所述柵極電介質(zhì)層僅設(shè)置在所述中心區(qū)域內(nèi)，并定義沿著以不大于30的角度與所述主表面相交的平面的傾斜的邊緣。
[0082]注意，并不是所有在上面的一般性說明或?qū)嵗械乃谢顒佣际潜匦璧?，特定活動的一部分可以是不需要的，并且除了那些描述的之外，還可以執(zhí)行一個或多個另外的活動。此外，所列出的活動的順序并不必然是執(zhí)行它們的順序。
[0083]上面已經(jīng)就特定實施例描述了益處、其它優(yōu)點和問題的解決方案。然而，這些益處、優(yōu)點、問題的解決方案以及可導(dǎo)致任何益處、優(yōu)點或解決方案出現(xiàn)或變得更加明確的任何特征不應(yīng)被解釋為任意或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必需的或?qū)嵸|(zhì)性的特征。
[0084]這里描述的實施例的說明和圖示意圖提供對多種實施例的結(jié)構(gòu)的一般性理解。說明書和圖示并不意圖作為使用在此描述的結(jié)構(gòu)或方法的裝置和系統(tǒng)的所有元件和特征的窮盡性的和全面的描述。多個單獨的實施例也可以在單個實施例中以組合的方式提供，以及相反的，為了簡潔起見在單個實施例中描述的不同的各種特征也可以單獨地或以任意子組合的方式提供。另外，對一范圍內(nèi)的值的引述包括處在該范圍內(nèi)的每一個和全部的值。在閱讀本說明書之后本領(lǐng)域技術(shù)人員將明了許多其它實施例。由本公開可以使用或者獲得其它實施例，從而使得可以進行結(jié)構(gòu)置換、邏輯置換或其它變化而不脫離本公開的范圍。另夕卜，本公開應(yīng)被認為示意性的而不是限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體晶片，包括: 具有主表面的襯底，所述主表面具有中心區(qū)域、邊緣區(qū)域、設(shè)置于所述中心區(qū)域和所述邊緣區(qū)域之間的中間區(qū)域； 沿著所述襯底的周圍邊緣設(shè)置的多晶模板層；以及 在所述中心區(qū)域之上的半導(dǎo)體層，其中所述半導(dǎo)體層是單晶的； 其中所述多晶模板層和所述單晶層通過所述中間區(qū)域彼此橫向間隔開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片，其中所述半導(dǎo)體層包括GaN膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體晶片，其中所述半導(dǎo)體層還包括第一AlGaN膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體晶片，其中所述半導(dǎo)體層還包括第二AlGaN層，其中所述GaN層設(shè)置在所述第一和第二 AlGaN膜之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任意一項所述的半導(dǎo)體晶片，其中所述半導(dǎo)體層具有臨近于邊緣區(qū)域的傾斜的邊緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片，還包括AlN層和柵極介電層，其中: 所述襯底是單晶娃晶片； 所述多晶模板層包括沿著所述襯底的周圍邊緣設(shè)置的二氧化硅膜，以及在所述二氧化硅膜之上的氮化硅膜，并且所述多晶模板層與所述中心區(qū)域間隔開； 所述AlN層設(shè)置在所述襯底和所述半導(dǎo)體層之間； 所述半導(dǎo)體層包括在所述AlN層之上的緩沖膜、在所述緩沖膜之上的GaN層、以及在所述GaN層之上的阻擋膜；以及 所述柵極電介質(zhì)層位于所述阻擋層上，并包括一個或多個氮化物膜。
7.一種半導(dǎo)體晶片，包括: 具有主表面的襯底，所述主表面具有中心區(qū)域和邊緣區(qū)域；以及單晶層，其位于所述中心區(qū)域上并且不位于所述邊緣區(qū)域上，并且與生長表面直接接觸并從生長表面形成，其中沿著與所述主表面垂直的任意線，在所述生長表面上方?jīng)]有其它層設(shè)置在所述單晶層和所述襯底之間。
8.一種形成半導(dǎo)體晶片的工藝，包括: 提供具有主表面的襯底，所述主表面包括中心區(qū)域和邊緣區(qū)域； 在所述邊緣區(qū)域內(nèi)的主表面之上形成圖案化的多晶模板層；以及在所述中心區(qū)域和所述邊緣區(qū)域內(nèi)的主表面之上形成半導(dǎo)體層，其中所述半導(dǎo)體層是所述中心區(qū)域內(nèi)是單晶的，并且在所述邊緣區(qū)域內(nèi)是多晶的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝，還包括去除所述半導(dǎo)體層在所述邊緣區(qū)域之上的部分，其中所述半導(dǎo)體層的剩余部分是單晶的，并且位于所述中心區(qū)域內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工藝，其中在去除所述半導(dǎo)體層的所述部分之后，所述半導(dǎo)體層的所述部分被中間區(qū)域?qū)⑵渑c所述多晶模板層橫向間隔開，所述中間部分不包括所述半導(dǎo)體層和所述多晶模板層中每一個的任何部分。
【文檔編號】H01L21/20GK104051504SQ201410200993
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】H·澤阿德, P·莫恩斯, E·德巴克爾 申請人:半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責任公司