CN115305571B - 氧化镓外延结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧化镓外延结构及其制备方法。所述制备方法包括：提供半导体外延片，其表面的第一外延层含有Ga；在第一温度下，置入刻蚀气氛中进行刻蚀，形成微纳米结构层；在第二温度下，对半导体外延片进行H2热处理；在含氧气氛中及在第三温度下，进行退火处理；在经过上述处理的半导体外延片上生长氧化镓层。本发明提供的制备方法能够获得高质量的氧化镓外延结构；此外，对半导体外延片的要求较低，完全适用于一些表面具有一定缺陷的报废半导体外延片，能够实现衬底的二次利用，极大地降低生产成本，提高了企业产品的价格竞争力。

Description

氧化镓外延结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种氧化镓外延结构及其制备方法。
背景技术
氧化镓(Ga2O3)材料比GaN材料的禁带宽度还要大，并且具有较强的化学稳定性和热稳定性，这一特征展示出了巨大的应用潜力，被认为是未来电力电子学和光电领域应用中最具有前景的超宽带隙半导体材料之一，在耐辐射、高集成度、较大工作电压和高频率设备方面具有很广阔的应用前景，而形成高质量的氧化镓层成为其应用的关键。目前氧化镓层一般是在异质衬底上外延得到的，但是衬底和氧化镓层之间存在大的晶格失配，导致氧化镓层表面形貌差、晶粒尺寸小、位错缺陷多等特点，最终薄膜的质量较差，极大地影响半导体器件的成品率和可靠性，限制了Ga2O3材料的应用。
例如，现有技术中的常规MOCVD外延生长Ga2O3外延结构的方法中，为了提高结晶质量，需要对生长后的外延片进行MOCVD反应室之外的高温炉内的退火处理，一般需要将外延片从反应室取出、高温退火，并重复多次生长，延长了外延生长周期，消耗大量的人力和物力资源，同时外延片转移过程难免造成污染，进而影响了外延片的质量。
与此同时，GaN基第三代半导体材料禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优越性质，广泛应用于制备高频、高功率、耐高温的微电子器件，实现发光波长覆盖整个可见光波段的光电子器件，在航空航天军事领域以及日常照明与显示等商业领域具有巨大的应用前景。
随着半导体应用领域不断扩大，各企业纷纷扩大外延片产能和外延片研发投入的同时都会存在大量的规格外产品造成外延片报废，比如波长均匀性、表面缺陷等，尤其是目前正在广泛开发的大尺寸外延片，衬底成本所占比例越来越高，如何实现规格外的外延片回收再利用是降低外延片生产成本的关键，是各企业迫切希望解决的难题。
总结而言，现有技术中，一方面难以稳定、低成本地获得较高质量的Ga2O3外延结构，另一方面大量的GaN基外延片未得到充分利用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氧化镓外延结构及其制备方法，利用GaN基外延片，尤其是利用规格外的GaN基外延片来获得高质量的Ga2O3外延结构。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
第一方面，本发明提供一种氧化镓外延结构的制备方法，包括：
S1、提供半导体外延片，所述半导体外延片包括衬底和生长在衬底上的第一外延层，所述第一外延层含有Ga；
S2、将所述半导体外延片置入刻蚀气氛中，在第一温度下对所述第一外延层进行刻蚀，以将所述第一外延层部分去除，并在所述半导体外延片表面形成微纳米结构层，所述微纳米结构层包括含镓微纳米颗粒；
S3、在第二温度下，对经过步骤S2处理的所述半导体外延片进行H2热处理；
S4、在含氧气氛中及在第三温度下，对经过步骤S3处理的所述半导体外延片进行退火处理；
S5、在经过步骤S4处理的所述半导体外延片上生长氧化镓层。
进一步地，步骤S1中，所述半导体外延片为报废的半导体外延片，其中的第一外延层为具有缺陷的报废外延层。本发明中，优选可以采用报废的半导体外延片进行氧化镓外延结构的生长，这样既可以获得高质量的氧化镓外延结构，同时又利用了报废的半导体外延片，实现了废物利用，本发明中，所指的缺陷是指诸如一些厚度超规格、表面形貌不良、外延层性能不达标等等影响外延层的功能的缺陷。
进一步地，步骤S2中，所述刻蚀气氛中刻蚀气体与载气的体积比在1∶100以下；所述第一温度为1050-1350℃，第二温度为1070-1150℃，第三温度为400-600℃。本发明中，所使用的刻蚀气氛相比于常规的氮化镓刻蚀工艺，其刻蚀气体的含量显著更低，因此可以实现对第一外延层刻蚀后形成均匀分布且具有致密性的金属镓/外延层微纳米颗粒，为后续的氧化镓层的生长提供良好的基础。
进一步地，所述刻蚀气体包括H2，和/或，所述载气包括N2。
进一步地，步骤S3～步骤S5是在同一外延生长设备内连续进行的。
进一步地，所述制备方法还包括：
S6、在含氧气氛中及在第四温度下，对步骤S5中生长的氧化镓层进行退火处理，所述第四温度为600-900℃。
进一步地，所述制备方法还包括：
在执行步骤S2之前，预先在200～300℃对所述半导体外延片进行烘烤，以至少去除所述半导体外延片表面的水氧及有机杂质。
第二方面，本发明还提供一种氧化镓外延结构，包括：
第一外延层，为III-V族化合物半导体层，包含镓；
微纳米结构层，包括氧化镓微纳米晶粒，所述氧化镓微纳米晶粒原位形成于所述III-V族化合物半导体层表面，所述氧化镓微纳米晶粒的粒径为100-500nm，间距为0.5-1μm；
第二外延层，包括氧化镓层，所述氧化镓层生长在所述微纳米结构层上。
进一步地，所述氧化镓外延结构还包括衬底，所述III-V族化合物半导体层生长在所述衬底上。
进一步地，所述III-V族化合物半导体层的材质包括氮化镓。
基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明提供的氧化镓外延结构的制备方法对第一外延层刻蚀产生的微纳米结构层，其中的含镓微纳米颗粒在经过氢气热处理以及含氧气氛的退火处理后能够转化为氧化镓微纳米结构，该氧化镓微纳米结构一方面具有高粘附性、高致密性以及高均匀性，提供了优良的生长基底，另一方面能够显著提升外延生长氧化镓层时的侧向外延能力，并降低位错密度，进而能够获得高质量的氧化镓外延结构；
此外，由于微纳米结构层是刻蚀产生的，缺陷被刻蚀去除，并不影响后续的工艺，因此本发明提供的制备方法对半导体外延片的要求较低，完全适用于一些表面具有一定缺陷的报废半导体外延片，能够实现衬底的二次利用，极大地降低生产成本，提高了企业产品的价格竞争力。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
图1是本发明一典型实施案例提供的氧化镓外延结构的氧化镓外延层的表面金相显微照片；
图2是本发明另一典型实施案例提供的氧化镓外延结构的氧化镓外延层的表面金相显微照片；
图3是本发明一典型对比案例提供的氧化镓外延层的表面金相显微照片；
图4是本发明另一典型对比案例提供的氧化镓外延层的表面金相显微照片。
具体实施方式
现有技术中，常规氧化镓层可采用GaN高温(1000℃以上)氧化制备，在异质外延过程中对氧化镓层外延生长而言，可采用多次退火来改善Ga2O3晶体质量，多次退火时，受到温度及界面反应控制和扩散控制模式的影响，退火工艺较为繁琐，很难获得高质量的氧化镓层。此外，现有技术还可以采用溅射工艺，先在衬底上溅射Ga2O3薄层，然后转移到外延生长设备进行氧化镓层的生长，不过溅射工艺受到溅射功率影响难以控制，并且在从溅射设备转移至生长设备过程中不可避免的存在溅射层污染的风险，影响生长质量。此外，氧化镓层的异质外延生长的质量不可避免地受到衬底晶格失配的影响，并存在粘附性差的问题。如何在异质衬底上实现工艺可控的Ga2O2外延层生长，是Ga2O3外延材料的研发生产并得以应用的关键。
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件或方法步骤区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件或方法步骤之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
本发明实施例提供一种氧化镓外延结构的制备方法，包括如下的步骤：
S1、提供半导体外延片，所述半导体外延片包括衬底和生长在衬底上的第一外延层，所述第一外延层含有Ga。
S2、将所述半导体外延片置入刻蚀气氛中，在第一温度下对所述第一外延层进行刻蚀，以将所述第一外延层部分去除，并在所述半导体外延片表面形成微纳米结构层，所述微纳米结构层包括含镓微纳米颗粒。
S3、在第二温度下，对经过步骤S2处理的所述半导体外延片进行H2热处理。
S4、在含氧气氛中及在第三温度下，对经过步骤S3处理的所述半导体外延片进行退火处理。
S5、在经过步骤S4处理的所述半导体外延片上生长氧化镓层。
本发明实施例还提供一种氧化镓外延结构，包括：
第一外延层，为III-V族化合物半导体层，包含镓。
微纳米结构层，包括氧化镓微纳米晶粒，所述氧化镓微纳米晶粒原位形成于所述III-V族化合物半导体层表面。
第二外延层，包括氧化镓层，所述氧化镓层生长在所述微纳米结构层上。
具体地，本发明实施例示例性提供一利用报废氮化镓外延片制备氧化镓外延结构的方法，其具体包括以下步骤：
(一)衬底外延层刻蚀
S1、提供衬底上具有GaN层的报废外延片，该报废外延片的报废原因可以是表面轻微划痕、表面坑洞或厚度超标等等缺陷，并且，该缺陷是可以经过刻蚀而随着第一外延层而被去除的。
S2、将GaN报废外延片置于高温刻蚀炉中进行刻蚀，刻蚀压力为1×10-2～1×10- 3torr，包括以下子步骤S21-S22：
S21、将GaN报废外延片在温度200～300℃下进行烘烤，去除外延片表面水氧及其他有机杂质。
S22、将GaN报废外延片在温度1050～1350℃下进行刻蚀，在H2和N2混合气体氛围中流量比0～1∶100(流量比即混合气氛中的体积比，优选为大于0而小于1∶100，进一步优选为0.05-1∶100)刻蚀外延层，分解蓝宝石衬底表面的GaN第一外延层，形成Ga/GaN复合结构微纳米颗粒分布，即所述含镓微纳米颗粒构成微纳米结构层。
上述步骤中，在极低的刻蚀比例(氢气和氮气的体积比，也即流量比在1∶100以下)气体下，对外延层刻蚀后形成均匀分布且致密的金属/外延层微纳米颗粒分布。外延层刻蚀后无需进行表面外延层粉末的清理，本身就会形成具有致密性均匀孔隙的含Ga纳米粉末结构构成的微纳米结构层。而常规的刻蚀工艺通常需要利用酸性液体对刻蚀后形成的粉末进行清理，本发明正是利用了特殊条件下产生的这一粉末层，这也是本发明与现有技术的显著性不同。
其中步骤S2中的刻蚀可以是在专用的高温刻蚀炉中进行刻蚀，在刻蚀过程中，衬底上的外延层表面材料分解会形成金属，经过刻蚀后的外延层表面会形成一层金属微纳米颗粒分布，金属纳米颗粒也会对其下的外延层进行刻蚀屏蔽，最终经过刻蚀的衬底表面会形成金属微纳米颗粒和金属微纳米颗粒下边的外延层。
(二)衬底二次外延生长
S3、将经过第二次刻蚀后的外延片无需经过溶液清洗，放入MOCVD外延生长设备，对所述衬底进行H2热处理，温度为1070-1150℃，压力为1～10torr。
S4、通入O源，流量10～100sccm条件下对Ga/GaN复合结构微纳米颗粒进行退火处理，使其转化为氧化镓微纳米颗粒，温度为400-600℃，压力为10～100torr。
氢气热处理以及在含氧气氛中的热处理使得Ga/GaN复合结构微纳米颗粒中至少表层的GaN先转化为Ga然后转化为Ga2O3，构成分散分布于GaN中的氧化镓微纳米晶粒，所述氧化镓微纳米晶粒的粒径为100-500nm，间距为0.5-1μm，从而为后续的Ga2O3外延生长提供了基础。而基于上述低刻蚀气体含量的刻蚀工艺，所形成的Ga2O3微纳米颗粒具有与氧化镓层最匹配的尺寸、孔隙率以及颗粒密度，因此非常利于形成高质量的氧化镓层。
S5、通入流量为5～100sccm的TMGa源和流量为5～100sccm的O2，在压力为压力为10～100torr、反应室温度设定为550～850℃，在衬底上生长氧化镓层，所述外延层厚度可以为5～500nm。
S6、设定反应室温度600～900℃，在N2和O2流量为1∶0.25～1∶0.5的氛围下退火5～60min，得到氧化镓层。
上述步骤S5-S6为在Ga2O3微纳米颗粒表面继续生长氧化镓层的步骤，该工艺条件为适应本发明的前述工艺步骤而优选的，然而，基于本发明的主要发明构思，本领域技术人员显然可以采取不同于上述生长及退火工艺的方法进行氧化镓层的生长，例如其可以替换为其他常见的镓源，或者是对流量进行适应性变更等其他实施方式。本发明的主要技术构思在于特殊条件下形成的微纳米结构层对氧化镓层的生长带来的有利影响，而不在于具体如何生长氧化镓层，因此，上述其他实施方式皆应在本发明的保护范围之内。
以下通过若干实施例并结合附图进一步详细说明本发明的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本发明，而不限制本发明的范围。
实施例1
本实施例示例一氧化镓外延结构的制备过程，包括两个主要步骤，其一是对氮化镓外延层的刻蚀，其二是在刻蚀后的氮化镓外延层上生长氧化镓外延层。
(一)衬底外延层刻蚀
S1、提供蓝宝石衬底的GaN报废外延片，其外延层总厚度为5.5μm，包括正常外延层3μm，报废外延层2.5μm；
S2、将上述GaN报废外延片置于高温刻蚀炉刻蚀，具体包括以下步骤；
S21、将GaN报废外延片在温度280℃下进行烘烤30min，去除外延片表面水氧及其他有机杂质；
S22、将GaN报废外延片在温度1150℃下进行刻蚀，刻蚀时，H2和N2混合气体氛围中流量比为0.5∶100，刻蚀外延层，分解蓝宝石衬底表面的GaN外延层，刻蚀厚度控制为2.7μm，共刻蚀55min；
(二)衬底二次外延生长
S3、无需经过溶液清洗，将经过步骤S2刻蚀后的外延片直接放入MOCVD外延生长设备中，在1095℃下，对所述衬底进行H2热处理5min；
S4、在475℃下，通入15sccm的氧气，对步骤S3处理后的外延片进行氧化退火处理2min；
S5、调节N2载气流量为1000sccm，通入TMGa源，其流量为50sccm，和流量为50sccm的O2，在压力为50torr、反应室温度设定为700℃，在衬底上生长氧化镓层，直至所述外延层厚度达到280nm，生长时间2.5h；
S6、设定反应室温度800℃，在N2和O2流量为1∶1的氛围下退火30min；
S7、降温取出外延片得到负载有氧化镓层的外延片。
本实施例所制备的氧化镓层的表面形貌如图1所示，可以看出，该氧化镓层均匀、连续且平整，经测试分析发现，本实施例制备的氧化镓层具有低的表面粗糙度(＜1.0nm)，氧化镓层在400～700nm波段最大透光率达到95％，相比常规MOCVD外延工艺制备表面粗糙度降低30％，透光率提高5％，这说明本实施例制备出了在可见光范围内高透光率和高晶体质量的氧化镓层，可以满足并加速其在高功率器件、平板显示、探测器、传感器等领域的应用。
同时，本实施例将报废片的刻蚀与氧化镓的外延生长相结合，既起到了废物循环利用的作用，同时还利用缺陷结构更容易被刻蚀产生微纳米结构层的现象，进一步降低了氧化镓的外延生长的难度，起到了双重技术效果。
实施例2
本实施例示例一氧化镓外延结构的制备过程，其与实施例1基本相同，但区别在于，对于氮化镓外延层的刻蚀分两步进行，第一步先在高温和高刻蚀气体含量下进行快速刻蚀，然后第二步再以与实施例1同样的工艺进行二次刻蚀，来形成上述微纳米结构层。
其具体步骤为：
(一)衬底外延层刻蚀
S1、提供蓝宝石衬底的GaN报废外延片，其外延层总厚度为5.5μm，包括正常外延层3μm，报废外延层2.5μm；
S2、将上述GaN报废外延片置于高温刻蚀炉刻蚀，具体包括以下步骤；
S21、将GaN报废外延片在温度280℃下进行烘烤30min，去除外延片表面水氧及其他有机杂质；
S22、将GaN报废外延片在温度1300℃下进行刻蚀，刻蚀时，H2和N2混合气体氛围中流量比为0.6：100，刻蚀外延层，分解蓝宝石衬底表面的GaN外延层，刻蚀厚度控制为2.2μm，该步骤刻蚀15min；
S23、继续如实施例1中的步骤S22一样，在温度1150℃下进行刻蚀，刻蚀时，H2和N2混合气体氛围中流量比为0.2∶100，刻蚀外延层，分解蓝宝石衬底表面的GaN外延层，刻蚀厚度控制为0.5μm，该步骤刻蚀65min；
(二)衬底二次外延生长
二次外延生长的步骤与实施例1中完全相同。
采用二次刻蚀，依然能够获得连续且均匀平整的氧化镓外延层，其表面形貌如图2所示，并且，基于二次刻蚀的本实施例所制备的氧化镓层具有与实施例1相同的透光率，相比实施例1表面粗糙度还可以降低0.2nm以上，原因可能在于经过二次刻蚀后微纳米颗粒大小及分布均匀性更强，尤其在低氧化镓外延层厚度下，可以得到更加光滑的表面。
实施例3
本实施例示例一氧化镓外延结构的制备过程，与实施例1基本相同，区别仅在于步骤(一)刻蚀时的工艺条件的不同。
其中，步骤S22中，将GaN报废外延片在温度1350℃下进行刻蚀，刻蚀时，H2和N2混合气体氛围中流量比为0.6∶100，刻蚀外延层，分解蓝宝石衬底表面的GaN外延层，刻蚀厚度控制为2.7μm，共刻蚀42min。
通过降低刻蚀气体的含量并适当地提高温度，同样可以达到与实施例1相同的刻蚀效果，并进一步地通过与实施例1相同的后续外延生长氧化镓的步骤获得粗糙度以及透光率在同一水平上的氧化镓薄膜。
实施例4
本实施例示例一氧化镓外延结构的制备过程，与实施例1基本相同，区别仅在于步骤(一)刻蚀时的工艺条件的不同。
其中，步骤S21中，烘烤的温度为200℃；步骤S22中，将GaN报废外延片在温度1200℃下进行刻蚀，刻蚀时，H2和N2混合气体氛围中流量比为1∶100，刻蚀外延层，分解蓝宝石衬底表面的GaN外延层，刻蚀厚度控制为2.7μm，共刻蚀32min。
通过改变刻蚀时的刻蚀气体含量和刻蚀的温度，同样可以达到与实施例1相同的刻蚀效果，并进一步地通过与实施例1相同的后续外延生长氧化镓的步骤获得粗糙度以及透光率在同一水平上的氧化镓薄膜。
实施例5
本实施例示例一氧化镓外延结构的制备过程，与实施例1基本相同，区别仅在于步骤(二)中氧化镓外延生长时的工艺条件的不同。
其工艺条件为：
S3、无需经过溶液清洗，将经过步骤S2刻蚀后的外延片直接放入MOCVD外延生长设备中，在1095下，对所述衬底进行H2热处理5min；
S4、在655℃下，通入75sccm的氧气，对步骤S3处理后的外延片进行氧化退火处理8min；
S5、调节N2载气流量为800sccm，通入TMGa源(其流量为70sccm)和流量为50sccm的O2，在压力为70torr、反应室温度设定为700℃，在衬底上生长氧化镓层，直至所述外延层厚度达到280nm；
基于与实施例1不同的外延生长工艺条件，仍然可以生长获得粗糙度较低且透光率与实施例在同一水平的氧化镓薄膜材料，该实施例说明，本发明所提供的刻蚀形成微纳米结构层并基于此生长氧化镓层的技术方案广泛适用于多种氧化镓层的生长工艺条件。
对比例1
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于：
于步骤S22之后增加了对所形成的含镓微纳米颗粒构成的微纳米结构层进行清理的步骤。
具体地，在步骤S22后增加步骤S23：在温度120℃下，采用体积比为3∶1的浓盐酸与双氧水混合溶液和40％的氢氧化钾溶液先后对含镓微纳米颗粒构成的微纳米结构层进行清理，其余步骤与实施例1均相同。
在本对比例中，制得的氧化镓层的表面形貌如图3所示，外延表面呈现眉毛状划痕缺陷分布，原因可能主要在于经清洗溶液对于外延层的刻蚀形成的刻蚀损伤造缺陷。
对比例2
本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于：
步骤S22中的刻蚀条件为实施例2中的第一次刻蚀所用的常规的高温高刻蚀气体含量的刻蚀条件。
具体地，在步骤S22的工艺条件为：将GaN报废外延片在温度1350℃下进行刻蚀，刻蚀时，H2和N2混合气体氛围中流量比为1∶1，刻蚀外延层，分解蓝宝石衬底表面的GaN外延层，刻蚀厚度控制为2.2μm，该步骤刻蚀5min；
其余步骤与实施例1均相同。
在本对比例中，制得的氧化镓层的表面形貌如图4所示，由于采用了较为快速的刻蚀条件，刻蚀所形成的颗粒较大，一方面不具有较好的附着力，另一方面其比表面积较小，不具有较高的生长活性，外延表面出现长条层状差异，严重影响外延表面平整度。
此外，现有技术中还有一些对氮化镓外延片刻蚀中产生的刻蚀粉末进行收集、除杂并研磨后制备氮化镓粉末，然后将该粉末涂覆于基底上并干燥成膜来形成粉末层，进而生长半导体材料的技术方案，然而，本发明人发现，即使采取粗糙化衬底来提升涂覆上去的粉末层的粘附力，配合本发明实施例中的氢气热处理和氧气退火处理，后续也无法生长氧化镓外延层。这极有可能是由于其粉末层是额外涂覆形成的，而不是本发明实施例这样经过特定条件下的刻蚀而原位形成的，一方面粉末颗粒属于物理粘附，并不稳定，氢气热处理和氧气退火处理时会发生位移、相互粘结甚至大量脱落等现象，二方面其形貌和晶格应当与氧化镓并不匹配，导致了无法形成连续的氧化镓外延层。
基于上述实施例以及对比例，可以明确，本发明实施例提供的氧化镓外延结构的制备方法对第一外延层，尤其是表面具有缺陷的报废外延层刻蚀产生的微纳米结构层，其中的含镓微纳米颗粒在经过氢气热处理以及含氧气氛的退火处理后能够转化为氧化镓微纳米结构，该氧化镓微纳米结构一方面具有高粘附性、高致密性以及高均匀性，提供了优良的生长基底，另一方面能够显著提升外延生长氧化镓层时的侧向外延能力，并降低位错密度，进而能够获得高质量的氧化镓外延结构；此外，在本发明实施例中，由于微纳米结构层是刻蚀产生的，缺陷被刻蚀去除，并不影响后续的工艺，因此本发明提供的制备方法对半导体外延片的要求较低，完全适用于一些表面具有一定缺陷的报废半导体外延片，能够实现衬底的二次利用，极大地降低生产成本，提高了企业产品的价格竞争力。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种氧化镓外延结构的制备方法，其特征在于，包括：
S1、提供半导体外延片，所述半导体外延片包括衬底和生长在衬底上的第一外延层，所述第一外延层含有Ga；
S2、将所述半导体外延片置入刻蚀气氛中，在第一温度下对所述第一外延层进行刻蚀，以将所述第一外延层部分去除，并在所述半导体外延片表面形成微纳米结构层，所述微纳米结构层包括含镓微纳米颗粒；
S3、在第二温度下，对经过步骤S2处理的所述半导体外延片进行H2热处理；
S4、在含氧气氛中及在第三温度下，对经过步骤S3处理的所述半导体外延片进行退火处理；
S5、在经过步骤S4处理的所述半导体外延片上生长氧化镓层；
其中，步骤S2中，所述刻蚀气氛中刻蚀气体与载气的体积比在1：100以下；
所述第一温度为1050-1350℃，第二温度为1070-1150℃，第三温度为400-600℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述半导体外延片为报废的半导体外延片，其中的第一外延层为具有缺陷的报废外延层。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀气体包括H2，和/或，所述载气包括N2。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3~步骤S5是在同一外延生长设备内连续进行的。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：
S6、在含氧气氛中及在第四温度下，对步骤S5中生长的氧化镓层进行退火处理5-60min，所述第四温度为600-900℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：
在执行步骤S2之前，预先在200~300℃对所述半导体外延片进行烘烤，以至少去除所述半导体外延片表面的水氧及有机杂质。
7.一种权利要求1-6中任意一项所述的制备方法制得的氧化镓外延结构，其特征在于，包括：
第一外延层，为III-V族化合物半导体层，包含镓；
微纳米结构层，包括氧化镓微纳米晶粒，所述氧化镓微纳米晶粒原位形成于所述III-V族化合物半导体层表面，所述氧化镓微纳米晶粒的粒径为100-500nm，间距为0.5-1μm；
第二外延层，包括氧化镓层，所述氧化镓层生长在所述微纳米结构层上。
8.根据权利要求7所述的氧化镓外延结构，其特征在于，还包括衬底，所述III-V族化合物半导体层生长在所述衬底上。
9.根据权利要求7所述的氧化镓外延结构，其特征在于，所述III-V族化合物半导体层的材质包括氮化镓。
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