制备HEMT外延片的设备制造技术

本实用新型专利技术提出了一种制备HEMT外延片的设备，提供具有若干个反应腔室的设备，将成核层固定于一个反应腔室内生长，将缓冲层固定于另一个腔体内生长，将沟道层和势垒层固定于其他反应腔室内生长，可以有效地防止反应腔室内残留物挥发回熔对其他薄膜层质量的影响，从而提高HEMT外延层的晶体质量，进一步减小HEMT器件所存在的电流崩塌效应和漏电流效应。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种制备HEMT外延片的设备。
技术介绍
由于HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)器件具备击穿特性高、开关速度快、导通电阻小等优点，因此，其在电源管理、风力发电、太阳能电池、电动汽车等电力电子领域有着广泛的应用前景。传统的HEMT通常为GaN基HEMT，用于制备HEMT的HEMT外延片通常包括蓝宝石衬底以及依次形成在蓝宝石衬底上的成核层(通常为AlN)、缓冲层(通常为掺杂的GaN)、沟道层(通常为GaN)和势垒层(通常为AlGaN)，其中，为了让缓冲层具有更好的绝缘性，通常需要对缓冲层进行掺杂以使其变为绝缘材料。随着实践、应用的进一步深入，传统的GaN基HEMT器件陆续暴露出电流崩塌效应、漏电流效应、自加热效应等一系列质量问题和由于蓝宝石衬底难以大尺寸化所带来的成本问题，上述问题严重制约着GaN基HEMT器件的进一步发展和应用。其中，电流崩塌效应与势垒层的表面态、缓冲层的绝缘性及沟道层的晶体质量直接相关；漏电流效应与缓冲层的绝缘性、晶体质量和晶格缺陷都密切相关，绝缘性较差的缓冲层容易产生寄生电导和通过缓冲层的泄漏电流；自加热效应与GaN基HEMT器件所采用的衬底的导热性能密切相关，蓝宝石衬底的导热效果不佳，直接影响着GaN基HEMT器件的性能和使用寿命。为了解决上述问题，本领域的科研工作人员提出了各种钝化方法：氮化硅钝化方法在一定程度上缓解了缓冲层的表面态所引起的电流崩塌效应；缓冲层的绝缘性也通过不同浓度的碳或铁掺杂得以显著提高，这在一定程度上缓解了由缓冲层的绝缘性所引起的电流崩塌效应和漏电流效应；缓冲层的晶体质量和晶格缺陷随着成核层的引入和图形化蓝宝石衬底的不断发展逐步得以改善，沟道层的晶体质量也随着缓冲层晶体质量的逐步改善得到了同步的改善；导热性差和难以大尺寸化的蓝宝石衬底也正被导热性好的、价格低廉的、易于大尺寸化的硅所取代。虽然采用硅衬底能够具有导热性好、价格低廉及适合大尺寸生产等优点，但硅衬底依然存在一系列问题。目前GaN基HEMT外延片在生产过程中，均是在同一个反应腔室内依次生长成核层(通常为AlN)、缓冲层(掺杂的GaN)、沟道层(GaN)和势垒层(AlGaN)，然而，生长过GaN材料的反应腔室会残留有少量的Ga或GaN，由于现有的GaN基HEMT外延片采用硅衬底代替蓝宝石衬底，因此，残留的Ga或GaN在后续批次形成成核层的过程中会挥发回熔至硅衬底的表面，并与硅衬底发生反应，这不仅影响成核层和缓冲层的生长，还会造成沟道层及势垒层晶体质量的下降，从而影响GaN基HEMT器件的良率；此外，由于缓冲层需要进行掺杂才能形成绝缘层，在掺杂完成后，反应腔室中会残留少量的掺杂元素例如碳或铁，残留的掺杂元素对生长沟道层和势垒层极为不利，会严重降低GaN基HEMT器件的性能。
技术实现思路
本技术的目的之一在于提供一种制备HEMT外延片的设备，以解决回熔的Ga元素与硅衬底发生反应以及掺杂杂质污染后续薄膜层而导致的HMET外延层晶体质量下降的问题。为了解决上述问题，本技术提出了一种制备HEMT外延片的设备，用于制备HEMT外延片，包括m个反应腔室，其中m为自然数，且m≥3。进一步的，在所述的制备HEMT外延片的设备中，还包括n个传递腔，连接在m个反应腔室之间，用于传递支撑衬底，其中n为自然数，且n<m。进一步的，在所述的制备HEMT外延片的设备中，还包括i个机械手臂，每一个所述传递腔内至少设有一个机械手臂，其中i为自然数。进一步的，在所述的制备HEMT外延片的设备中，所述制备HEMT外延片的设备为MOCVD。进一步的，在所述的制备HEMT外延片的设备中，包括3个反应腔室，分别为第一反应腔室、第二反应腔室和第三反应腔室，所述第一反应腔室用于形成成核层，所述第二反应腔室用于形成缓冲层，所述第三反应腔室用于形成沟道层和势垒层。进一步的，在所述的制备HEMT外延片的设备中，包括4个反应腔室，分别为第一反应腔室、第二反应腔室、第三反应腔室和第四反应腔室，所述第一反应腔室用于形成成核层，所述第二反应腔室用于形成缓冲层，所述第三反应腔室用于形成沟道层，所述第四反应腔室用于形成势垒层。与现有技术相比，本技术提供具有至少三个反应腔室的设备，将成核层固定于一个反应腔室内生长，将缓冲层固定于另一个腔体内生长，将沟道层和势垒层固定于其他反应腔室内生长，可以有效地防止反应腔室内残留物挥发回熔对其他薄膜层质量的影响，从而提高HEMT外延层的晶体质量，进一步减小HEMT器件所存在的电流崩塌效应和漏电流效应。此外，还能够避免缓冲层掺杂时掺杂元素回熔至沟道层和势垒层中，降低沟道层和势垒层的导电性能，提高沟道层和势垒层的性能。附图说明图1为本技术一种HEMT外延片制作方法的流程图；图2为本技术实施例一中制备HEMT外延片的设备的结构示意图；图3至图9为本技术实施例一中HEMT外延片的制作过程中的结构示意图；图10为本技术HEMT外延片制作完成后的剖面示意图；图11为本技术实施例二中制备HEMT外延片的设备的结构示意图；图12至图15为本技术实施例二中HEMT外延片的制作过程中的结构示意图。具体实施方式下面将结合示意图对本技术的制备HEMT外延片的设备进行更详细的描述，其中表示了本技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本技术，而仍然实现本技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本技术由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本技术。根据下面说明和权利要求书，本技术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、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。如图1所示，本技术提供一种HEMT外延片的制作方法，包括步骤：S100：提供设备，所述设备包括m个反应腔室，其中m为自然数，且m≥3；S200：提供支撑衬底，将所述支撑衬底置于第一反应腔室中，并在第一反应腔室中形成成核层；S300：将形成有所述成核层的支撑衬底传输至第二反应腔室中，并在第二反应腔室中形成缓冲层，并对所述缓冲层进行掺杂；S400：将形成有所述成核层及缓冲层的支撑衬底传输至剩余反应腔室中，并在剩余反应腔室中形成剩余薄膜层。本技术采用包含三个以上反应腔室的设备，能够将成核层固定于一个反应腔室内生长，将缓冲层固定于另一个腔体内生长，将沟道层和势垒层固定于其他反应腔室内生长，可以有效地防止反应腔室内残留物挥发回熔对其他薄膜层质量的影响，从而提高HEMT外延层的晶体质量，进一步减小HEMT器件所存在的电流崩塌效应和漏电流效应。此外，还能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备HEMT外延片的设备，用于制备HEMT外延片，其特征在于，包括m个反应腔室，其中m为自然数，且m≥3，其中，包括第一反应腔室、第二反应腔室和第三反应腔室，所述第一反应腔室用于形成成核层，所述第二反应腔室用于形成缓冲层，所述第三反应腔室用于形成剩余薄膜层。

【技术特征摘要】
1.一种制备HEMT外延片的设备，用于制备HEMT外延片，其特征在于，包括m个反应腔室，其中m为自然数，且m≥3，其中，包括第一反应腔室、第二反应腔室和第三反应腔室，所述第一反应腔室用于形成成核层，所述第二反应腔室用于形成缓冲层，所述第三反应腔室用于形成剩余薄膜层。2.如权利要求1所述的制备HEMT外延片的设备，其特征在于，还包括n个传递腔，连接在m个反应腔室之间，用于传递支撑衬底，其中n为自然数，且n<m。3.如权利要求2所述的制备HEMT外延片的设...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东昇，丁海生，陈善麟，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，杭州士兰明芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33