HEMT外延结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了HEMT外延结构及其制备方法，属于半导体光电技术领域。在AlN层上与AlGaN缓冲层之间的GaN缓冲层可实现AlN层到AlGaN缓冲层的良好过渡，能够较好地连接AlN层与AlGaN缓冲层。将AlN层设置为包括底层结构与设置在底层结构上的多个凸起，AlN层的底层结构上多个凸起的存在，GaN缓冲层在AlN层上生长时形成的岛状结构的数量较小，GaN缓冲层的岛状结构的密度减小，生长得到的GaN缓冲层的岛状结构的体积增大，岛状结构的合并延迟，使得大部分缺陷会在各岛状结构的晶界处，不会移动至成膜状后生长的GaN缓冲层的一部分内，使得GaN缓冲层生长AlGaN缓冲层的表面较为平整，有利于提高在GaN缓冲层上生长的AlGaN缓冲层的质量，使最终得到的HEMT的质量得到提高。

【技术实现步骤摘要】
HEMT外延结构及其制备方法
本专利技术涉及半导体光电
，特别涉及HEMT外延结构及其制备方法。
技术介绍
HEMT(HighElectronMobilityTransistor，高电子迁移率晶体管)是一种异质结场效应晶体管，其广泛应用于各种电器内。HEMT外延结构是制备HEMT器件的基础，当前一种HEMT外延结构包括衬底与依次层叠在衬底上的AlN层、AlGaN缓冲层、GaN层、AlGaN势垒层与GaN盖层，其中衬底可为碳化硅衬底、蓝宝石衬底或单晶硅衬底。但由于GaN层与碳化硅衬底、蓝宝石衬底或单晶硅衬底之间均存在较大的晶格失配，即使有AlN层与AlGaN缓冲层在衬底与GaN层之间起到缓冲作用，最终生长得到的GaN层的晶体质量也不够好，进而影响HEMT的质量。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了HEMT外延结构及其制备方法，能够提高HEMT的质量。所述技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种HEMT外延结构，所述HEMT外延结构包括衬底及依次层叠在所述衬底上的AlN层、GaN缓冲层、AlGaN缓冲层、GaN层、AlGaN势垒层与GaN盖层。所述AlN层包括底层结构与设置在所述底层结构上的多个凸起，所述多个凸起均布在所述底层结构上，所述衬底层叠所述AlN层的一个表面为第一表面，所述多个凸起在所述第一表面上的投影均不重合。可选地，所述AlN层的厚度为400～800nm。可选地，相邻的两个所述凸起在所述第一表面上的投影上距离最近的两点之间的距离均为500～1000nm。可选地，每个所述凸起在所述第一表面上的投影上间隔最远的两点之间的距离均为400～800nm。可选地，所述凸起的高度为300～1000nm。可选地，所述底层结构的厚度为5000～10000nm。可选地，所述GaN缓冲层的厚度为100～200nm。本专利技术实施例提供了一种HEMT外延结构的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底；在所述衬底上生长AlN薄膜，对所述AlN薄膜进行光刻操作，使所述AlN薄膜的表面形成多个凸起，得到AlN层；在所述AlN层上生长GaN缓冲层；在所述GaN缓冲层上生长AlGaN缓冲层；在所述AlGaN缓冲层上生长GaN层；在所述GaN层上生长AlGaN势垒层；在所述AlGaN势垒层上生长GaN盖层。可选地，所述对所述AlN薄膜进行光刻操作包括：在所述AlN薄膜上涂覆一层光刻胶；对所述光刻胶进行曝光显影并对所述AlN薄膜上没有覆盖光刻胶的部分进行刻蚀，在光刻胶上形成凸起；去除所述AlN薄膜上的光刻胶。可选地，所述对所述光刻胶进行曝光显影并对所述AlN薄膜上没有覆盖光刻胶的部分进行刻蚀还包括：对所述光刻胶进行曝光显影并对所述AlN薄膜上没有覆盖光刻胶的部分进行刻蚀；使用清洁剂对所述AlN层与所述衬底进行清洗，所述清洁剂为浓硫酸和双氧水和纯水的混合配比为1：1：5的混合溶液。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：在AlN层上生长GaN缓冲层进而在GaN缓冲层上生长AlGaN缓冲层的结构，GaN缓冲层可实现AlN层到AlGaN缓冲层的良好过渡，能够较好地连接AlN层与AlGaN缓冲层，提高在AlN层上生长的AlGaN缓冲层的质量进而保证在AlGaN缓冲层上生长的GaN层的质量。而将AlN层设置为包括底层结构与设置在底层结构上的多个凸起，AlN层的底层结构上多个凸起的存在，GaN缓冲层在AlN层上生长时形成的岛状结构的数量较小，GaN缓冲层的岛状结构的密度减小，生长得到的GaN缓冲层的岛状结构的体积增大，岛状结构的合并延迟。而岛状结构的合并延迟使得大部分缺陷会在各岛状结构的晶界处，不会移动至成膜状后生长的GaN缓冲层的一部分内，使得GaN缓冲层生长AlGaN缓冲层的表面较为平整，有利于提高在GaN缓冲层上生长的AlGaN缓冲层的质量。且在岛状结构的合并过程中，GaN缓冲层在生长时产生的位错可移动至岛状结构与凸起的侧壁之间的界面处而不会移动至在凸起上生长的GaN缓冲层处，相对提高了在凸起上生长的GaN缓冲层的质量，使最终得到的HEMT的质量得到提高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种HEMT外延结构的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的凸起在衬底上的投影示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种HEMT外延结构的制备方法流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1是本专利技术实施例提供的一种HEMT外延结构的结构示意图，如图1所示，该HEMT外延结构包括衬底1及依次层叠在衬底1上的AlN层2、GaN缓冲层3、AlGaN缓冲层4、GaN层5、AlGaN势垒层6与GaN盖层7。AlN层2包括底层结构21与设置在底层结构21上的多个凸起22，多个凸起22均布在底层结构21上，衬底1层叠AlN层2的一个表面为第一表面11，多个凸起22在第一表面11上的投影221均不重合。在AlN层2上生长GaN缓冲层3进而在GaN缓冲层3上生长AlGaN缓冲层4的结构，GaN缓冲层3可实现AlN层2到AlGaN缓冲层4的良好过渡，能够较好地连接AlN层2与AlGaN缓冲层4，提高在AlN层2上生长的AlGaN缓冲层4的质量进而保证在AlGaN缓冲层4上生长的GaN层5的质量。而将AlN层2设置为包括底层结构21与设置在底层结构21上的多个凸起22，AlN层2的底层结构21上多个凸起22的存在，GaN缓冲层3在AlN层2上生长时形成的岛状结构的数量较小，GaN缓冲层3的岛状结构的密度减小，生长得到的GaN缓冲层3的岛状结构的体积增大，岛状结构的合并延迟。而岛状结构的合并延迟使得大部分缺陷会在各岛状结构的晶界处，不会移动至成膜状后生长的GaN缓冲层3的一部分内，使得GaN缓冲层3生长AlGaN缓冲层4的表面较为平整，有利于提高在GaN缓冲层3上生长的AlGaN缓冲层4的质量。且在岛状结构的合并过程中，GaN缓冲层3在生长时产生的位错可移动至岛状结构与凸起22的侧壁之间的界面处而不会移动至在凸起22上生长的GaN缓冲层3处，相对提高了在凸起22上生长的GaN缓冲层3的质量，使最终得到的HEMT的质量得到提高。可选地，AlN层2的厚度可为400～800nm。AlN层2的厚度在此范围内时，在AlN层2上生长的GaN缓冲层3以及AlGaN缓冲层4的质量较好。示例性地，AlN层2中凸起22的高度可为400～800nm。此时凸起22可有效起到阻挡位错的作用，提高在AlN层2上生长的GaN缓冲层3的质量。如图1所示，凸起22的形状可为圆锥形，凸起22的形状为圆锥形时，凸起22存在一定坡度的侧壁还可促进AlN层2上的GaN缓冲层3进行横向生长，GaN缓冲层3横向生长时产生的部分位错可与GaN缓冲层3纵向生长时产生的部分位错抵消，GaN缓冲层3内的位错缺陷减少，进而提高GaN缓冲层3的质量。在本专利技术实施例提供的其他情况中，凸起22的形状也可为圆柱形或者圆台形，本专利技术对此不做限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种HEMT外延结构，所述HEMT外延结构包括衬底及依次层叠在所述衬底上的AlN层、GaN缓冲层、AlGaN缓冲层、GaN层、AlGaN势垒层与GaN盖层，其特征在于，所述AlN层包括底层结构与设置在所述底层结构上的多个凸起，所述多个凸起均布在所述底层结构上，所述衬底层叠所述AlN层的一个表面为第一表面，所述多个凸起在所述第一表面上的投影均不重合。

【技术特征摘要】
1.一种HEMT外延结构，所述HEMT外延结构包括衬底及依次层叠在所述衬底上的AlN层、GaN缓冲层、AlGaN缓冲层、GaN层、AlGaN势垒层与GaN盖层，其特征在于，所述AlN层包括底层结构与设置在所述底层结构上的多个凸起，所述多个凸起均布在所述底层结构上，所述衬底层叠所述AlN层的一个表面为第一表面，所述多个凸起在所述第一表面上的投影均不重合。2.根据权利要求1所述的HEMT外延结构，其特征在于，所述AlN层的厚度为300～1000nm。3.根据权利要求1所述的HEMT外延结构，其特征在于，相邻的两个所述凸起在所述第一表面上的投影上距离最近的两点之间的距离均为500～1000nm。4.根据权利要求3所述的HEMT外延结构，其特征在于，每个所述凸起在所述第一表面上的投影上间隔最远的两点之间的距离均为400～800nm。5.根据权利要求1～4任一项所述的HEMT外延结构，其特征在于，所述凸起的高度为300～1000nm。6.根据权利要求1～4任一项所述的HEMT外延结构，其特征在于，所述底层结构的厚度为5000～10000nm。7.根据权利要求1～4任一项所述的HEMT外延结...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪威威，王倩，周飚，胡加辉，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33