图形化的Si（100）衬底GaN-HEMT外延片及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种图形化的Si（100）衬底GaN‑HEMT外延片及其制备方法，包括Si衬底，图形化表面，外延层，图形化表面位于Si衬底上，外延层生长于图形化表面上；其中外延层由五部分组成，由下向上分别为成核层，缓冲层，GaN层，势垒层，帽层。制备方法包括：1）清洗Si衬底1；2）在衬底上生长氧化硅层掩膜，正胶光刻；3）腐蚀衬底；4）去除残留的氧化硅掩膜；5）利用MOCVD在图形化的Si衬底之上进行外延；6）清洗外延片。优点：1）采用Si(100)外延衬底实现与现有IC工艺的兼容性。2）外延结构呈现四面体，表面积增加了73%，减小单位器件的尺寸，节约晶圆面积。3）提高了薄膜质量和势垒层AlGaN的压应力，提高器件性能。4）避免对器件表面的损伤，节约生产成本。

【技术实现步骤摘要】
图形化的Si（100）衬底GaN-HEMT外延片及其制备方法
本专利技术是一种图形化的Si（100）衬底GaN-HEMT外延片及其制备方法，属于半导体

技术介绍
III族氮化物半导体材料构成的异质结，如GaN与Al(In)GaN，可以形成高浓度高电子迁移率的二维电子气，适合于研制微波功率场效应晶体管器件。由于缺乏大尺寸的同质衬底，目前氮化物半导体材料主要生长在碳化硅、蓝宝石或Si等衬底上。SiC与GaN的晶格失配最小，因此在SiC衬底上外延的GaN薄膜质量最好。虽然蓝宝石衬底与GaN的晶格失配远大于SiC，但在蓝宝石衬底比SiC衬底便宜的多，同时蓝宝石衬底尺寸大、晶体质量高，大量的GaN晶体薄膜和AlGaN/GaN异质结材料生长都是基于蓝宝石衬底的。Si作为半导体产业的主流材料，不论是氮化物自身的发展还是化合物半导体与Si的融合都使得在Si衬底上外延氮化物成为具有战略性意义的发展方向。然而，Si上外延GaN宜选取Si(111)衬底而非IC工艺通常采用的（100）衬底，而且Si与GaN之间存在16.9%的晶格失配与56%的热失配，使得Si上外延GaN的应力很大。目前，通过缓冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.图形化的Si（100）衬底GaN‑HEMT外延片，其特征是包括Si衬底，图形化表面，外延层，图形化表面位于Si衬底之上，外延层生长于图形化表面上；其中外延层由五部分组成，由下向上分别为成核层，缓冲层，GaN层，势垒层，帽层。

【技术特征摘要】
1.图形化的Si（100）衬底GaN-HEMT外延片，其特征是包括Si衬底，图形化表面，外延层，图形化表面位于Si衬底之上，外延层生长于图形化表面上；其中外延层由五部分组成，由下向上分别为成核层，缓冲层，GaN层，势垒层，帽层。2.根据权利要求1所述的图形化的Si（100）衬底GaN-HEMT外延片，其特征是所述Si衬底为（100）衬底。3.根据权利要求1所述的图形化的Si（100）衬底GaN-HEMT外延片，其特征是所述图形化表面是将Si衬底进行光刻，然后浸泡在腐蚀液中腐蚀形成的V形沟槽，该结构周期分布于Si衬底之上，沟槽的表面为Si的(111)晶面。4.根据权利要求1所述的图形化的Si（100）衬底GaN-HEMT外延片，其特征是所述外延层为GaN-HEMT结构，通过金属有机物化学气相沉积（MOCVD）生长得到。5.根据权利要求1所述的图形化的Si（100）衬底GaN-HEMT外延片，其特征是所述外延层的最底部为成核层，成核层为低温或高温生长的AlN层，厚度为100-500nm。6.根据权利要求1所述的图形化的Si（100）衬底GaN-HEMT外延片，其特征是所述缓冲层位于成核层上，缓冲层为多层AlGaN缓冲层，或GaN/AlN超晶格层，或两者均有；其中AlGaN缓冲层每层厚度为100-500nm，Al组分由底层向上层逐渐减少；GaN/AlN超晶格层周期为20-60，GaN厚度在10-20nm，AlN层为2-20nm。7.根据权利要求1所述的图形化的Si（100）衬底GaN-HEMT外延片，其特征是所述GaN层厚度为500-1500nm,为未掺杂或p掺形成的高阻层。8.根据权利要求1所述的图形化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王克超，潘磊，董逊，李忠辉，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32