提高平整度的HEMT外延片制备方法及外延片技术

本公开提供了一种提高平整度的HEMT外延片制备方法及外延片，属于半导体器件技术领域。复合过渡层包括依次生长的InN成核层与AlInGaN过渡层。InN成核层与硅衬底的成核层具有更小的晶格失配和热失配，可以降低因晶格失配而产生的位错。以温度较低的第一温度进行第一阶段的生长，并得到InN岛状层。较低的第一温度得到的InN岛状层的表面较为粗糙，使位错湮灭。再升温到第二温度在InN岛状层上沉积InN材料以形成InN成核层，使表面平整，升温提升InN成核层的晶体质量，缺陷的减少与晶体质量的提高均有利于提高复合过渡层的表面平整度，提高得到的HEMT外延片的表面平整度。得到的HEMT外延片的表面平整度。得到的HEMT外延片的表面平整度。

【技术实现步骤摘要】
提高平整度的HEMT外延片制备方法及外延片


[0001]本公开涉及到了半导体器件
，特别涉及到一种提高平整度的HEMT外延片制备方法及外延片。

技术介绍

[0002]HEMT(High Electron Mobility Transistor，HEMT)是一种异质结场效应晶体管，其广泛应用于各种电器内。HEMT外延片是制备HEMT器件的基础，HEMT外延片包括硅衬底与依次层叠在硅衬底上的AlGaN缓冲层、AlGaN高阻层、GaN沟道层、AlGaN势垒层与GaN盖帽层。
[0003]HEMT外延片常采用导热性好且成本低的硅衬底进行外延生长，但硅衬底与铝镓氮材料之间存在较大的晶格失配，晶格失配会导致得到的HEMT外延片的内部缺陷较多，影响得到的HEMT外延片的晶体质量与表面平整度。

技术实现思路

[0004]本公开实施例提供了一种提高平整度的HEMT外延片制备方法及外延片，可以提高HEMT外延片的晶体质量与表面平整度。所述技术方案如下：
[0005]本公开实施例提供了一种提高平整度的HEMT外延片制备方法，所述提高平整度的HEMT外延片的制备方法包括：
[0006]提供一硅衬底；
[0007]在所述硅衬底生长复合过渡层，所述复合过渡层包括依次生长的InN成核层与AlInGaN过渡层；
[0008]在所述复合过渡层上依次生长AlGaN缓冲层、AlGaN高阻层、GaN沟道层、AlGaN势垒层与GaN盖帽层；
[0009]生长所述InN成核层，包括：第一温度生长第一阶段并形成InN岛状层；以第二温度生长第二阶段，在所述InN岛状层上沉积InN材料以形成所述InN成核层。
[0010]可选地，所述第一温度比所述第二温度低200～250摄氏度。
[0011]可选地，所述第一温度为400～600℃，所述第二温度为600～750℃。
[0012]可选地，所述第一阶段所对应的生长厚度为所述第二阶段所对应的生长厚度1/4～1/2。
[0013]可选地，所述第一阶段所对应的生长厚度为10～20nm，所述第二阶段所对应的生长厚度为20～40nm。
[0014]可选地，所述InN成核层的所述第一阶段对应的生长压力小于所述InN成核层的所述第二阶段对应的生长压力。
[0015]可选地，所述第一阶段对应的生长压力为200～300mbar，所述第一阶段对应的生长压力为100～200mbar。
[0016]可选地，所述第一阶段对应的五族元素与三族元素的质量比大于所述第二阶段对应的五族元素与三族元素的质量比。
[0017]可选地，生长所述AlInGaN过渡层，包括：
[0018]向反应腔通入氨气Al源、In源与Ga源；
[0019]使所述Al源的组分由0升高至1、所述In源由1降低至0以得到所述AlInGaN过渡层。
[0020]本公开实施例提供了一种提高平整度的HEMT外延片，所述提高平整度的HEMT外延片采用如前所述的提高平整度的HEMT外延片制备方法制备，所述提高平整度的HEMT外延片包括硅衬底及依次层叠在所述硅衬底上的复合过渡层、AlGaN缓冲层、AlGaN高阻层、GaN沟道层、AlGaN势垒层与GaN盖帽层，所述复合过渡层包括依次生长的InN成核层与AlInGaN过渡层。
[0021]本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0022]在硅衬底上生长铝镓氮材料之前，先生长复合过渡层，复合过渡层包括依次生长的InN成核层与AlInGaN过渡层。由于InN材料的禁带宽度为0.7eV，晶格常数为0.354nm，热膨胀系数为4.0*106/K，与AlN或GaN相比，InN成核层与硅衬底的成核层具有更小的晶格失配和热失配，可以降低因晶格失配而产生的位错，从而提高外延层生长的晶体质量，提高复合过渡层以及后续生长的铝镓氮材料的表面平整度。且InN成核层在生长过程中，先以温度较低的第一温度进行第一阶段的生长，并得到InN岛状层。较低的第一温度得到的InN岛状层的表面较为粗糙，可以起到使位错湮灭以降低复合过渡层中位错密度的作用。再升温到第二温度在InN岛状层上沉积InN材料以形成InN成核层，可以填平InN岛状层，使表面平整，且升温也可以提升InN成核层的晶体质量，缺陷的减少与晶体质量的提高均有利于提高复合过渡层的表面平整度。InN成核层上再生长AlInGaN过渡层，可降低InN成核层与后续AlGaN外延层之间的晶格失配，减少缺陷的产生，最终提高外延层的晶体质量，提高得到的HEMT外延片的表面平整度。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，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。
[0024]图1是本公开实施例提供的一种提高平整度的HEMT外延片制备方法流程图；
[0025]图2是本公开实施例提供的一种提高平整度的HEMT外延片的结构示意图；
[0026]图3是本公开实施例提供的另一种提高平整度的HEMT外延片制备方法流程图；
[0027]图4是本公开实施例提供的另一种提高平整度的HEMT外延片的结构示意图。
具体实施方式
[0028]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
[0029]除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少
一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
[0030]图1是本公开实施例提供的一种提高平整度的HEMT外延片制备方法流程图，参考图1可知，本公开实施例提供了一种提高平整度的HEMT外延片制备方法，提高平整度的HEMT外延片的制备方法包括：
[0031]S101：提供一硅衬底。
[0032]S102：在硅衬底生长复合过渡层，复合过渡层包括依次生长的InN成核层与AlInGaN过渡层。生长InN成核层，包括：第一温度生长第一阶段并形成InN岛状层；以第二温度生长第二阶段，在InN岛状层上沉积InN材料以形成InN成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高平整度的HEMT外延片的制备方法，其特征在于，所述提高平整度的HEMT外延片的制备方法包括：提供一硅衬底；在所述硅衬底生长复合过渡层，所述复合过渡层包括依次生长的InN成核层与AlInGaN过渡层；在所述复合过渡层上依次生长AlGaN缓冲层、AlGaN高阻层、GaN沟道层、AlGaN势垒层与GaN盖帽层；生长所述InN成核层，包括：第一温度生长第一阶段并形成InN岛状层；以第二温度生长第二阶段，在所述InN岛状层上沉积InN材料以形成所述InN成核层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一温度比所述第二温度低200～250摄氏度。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一温度为400～600℃，所述第二温度为600～750℃。4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一阶段所对应的生长厚度为所述第二阶段所对应的生长厚度1/4～1/2。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一阶段所对应的生长厚度为10～20nm，所述第二阶段所对应的生长厚度为20～40nm。6.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛永晖，陈张笑雄，梅劲，肖云飞，陆香花，李鹏，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：