一种GaNHEMT上降低Fe拖尾的方法技术

本申请适用于半导体衬底材料制备技术领域，提供了一种GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法，该GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法包括：将衬底置入MOCVD设备的反应室；在衬底上生长故意掺Fe的第一GaN层；在高温条件下，在第一GaN层上生长AlN层；在AlN层上生长非故意掺杂的第二GaN层。本申请在高温条件下生长AlN层，利用AlN层的晶格常数较小的特点，增加后续生长非故意掺杂的GaN层的压应力，阻止Fe通过分凝现象向非故意掺杂的GaN层中掺入，进而有效地改善Fe拖尾的问题。尾的问题。尾的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法


[0001]本申请属于半导体衬底材料制备
，尤其涉及一种GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法。

技术介绍

[0002]在MOCVD高温生长GaN的过程中，可能引入O、Si等杂质，这将会导致GaN表现为弱n型的非故意掺杂，从而使GaN存在较高的背景电子浓度，甚至可达到10
17
cm
‑3量级，故导电的GaN衬底能够在源和漏之间形成漏电通道。因此，这种n型的非故意掺杂不仅会使微波器件的电学特性不断恶化，而且还会影响需要对掺杂进行控制的光学器件。而半绝缘的高阻GaN衬底对抑制漏电流非常有效，通常情况下，可以通过引入受主进行补偿来获得高阻GaN，补偿的方法目前主要是通过引入深能级的点缺陷，例如掺杂Fe、Cr等元素。
[0003]但是，由于分凝现象的存在，通过掺杂Fe补偿背景浓度的方法会导致样品中存在Fe拖尾的现象，即Fe原子进入二维电子气沟道中，影响材料的性能。目前采用的减少Fe进入二维电子气沟道的办法主要是在生长GaN掺Fe的高阻层后，再生长一层较厚的非掺GaN层，让Fe的掺杂浓度逐渐降低。通过调整非掺GaN层的厚度来改变沟道中的Fe浓度。这种方法需要生长较厚的非掺GaN，生长时间较长，不利于成本的降低。

技术实现思路

[0004]为克服相关技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法，以解决故意掺Fe的GaN HEMT(High Electron Mobility Transistors，高电子迁移率晶体管)中Fe拖尾的现象。
[0005]本申请是通过如下技术方案实现的：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法，其特征在于，包括：将衬底置入MOCVD设备的反应室；在所述衬底上生长故意掺Fe的第一GaN层；在高温条件下，在第一GaN层上生长AlN层；在AlN层上生长非故意掺杂的第二GaN层。
[0007]结合第一方面，在一些实施例中，所述衬底为SiC衬底、Si衬底或蓝宝石衬底中的一种；在将衬底置入MOCVD设备的反应室后，在生长第一GaN层之前，所述方法还包括：将所述反应室的温度升至500℃至1500℃的高温。
[0008]结合第一方面，在一些实施例中，所述反应室的温度的升温速率为1.5℃/秒。
[0009]结合第一方面，在一些实施例中，所述在所述衬底上生长故意掺Fe的第一GaN层包括：向所述反应室内通入Ga源、氨气以及Fe源；在所述反应室的温度为300℃至1500℃、压力为50mbar至1000mbar的条件下，在所述衬底上生长故意掺Fe的第一GaN层；关闭所述Ga源和所述氨气，关闭所述Fe源。
[0010]结合第一方面，在一些实施例中，所述在所述衬底上生长故意掺Fe的第一GaN层包括：向所述反应室内通入Ga源、氨气以及Fe源；在所述反应室的温度为1150℃、压力为200mbar、通入载气的流量为20slm、通入Ga源的流量为150sccm、通入Fe源的流量为
150sccm、通入氨气的流量为10000sccm、通入时间为10min的条件下，在所述衬底上生长故意掺Fe的第一GaN层；其中，所述载气为氢气；关闭所述Ga源和所述氨气，关闭所述Fe源。
[0011]结合第一方面，在一些实施例中，所述在高温条件下，在第一GaN层上生长AlN层包括：向所述反应室内通入氨气和Al源；在所述反应室的温度为300℃至1500℃、压力为50mbar至1000mbar的条件下，在第一GaN层上生长AlN层。
[0012]结合第一方面，在一些实施例中，所述在高温条件下，在第一GaN层上生长AlN层包括：向所述反应室内通入氨气和Al源；在所述反应室的温度为1180℃、压力为50mbar、通入载气的流量为35slm、通入氨气的流量为500sccm、通入Al源的流量为200sccm、通入时间为3min的条件下，在第一GaN层上生长AlN层。
[0013]结合第一方面，在一些实施例中，所述在AlN层上生长非故意掺杂的第二GaN层包括：向所述反应室内通入Ga源和氨气；在所述反应室的温度为300℃至1500℃、压力大于0mbar的条件下，在AlN层上生长非故意掺杂的第二GaN层。
[0014]结合第一方面，在一些实施例中，所述在AlN层上生长非故意掺杂的第二GaN层包括：向所述反应室内通入Ga源和氨气；在所述反应室的温度为1060℃、压力为200mbar、通入载气的流量为20slm、通入Ga源的流量为200sccm、通入氨气的流量为20000sccm的条件下，在AlN层上生长非故意掺杂的第二GaN层；其中，所述载气为氢气。
[0015]结合第一方面，在一些实施例中，所述Ga源为三甲基镓或三乙基镓，Fe源为二茂铁，Al源为三甲基铝。
[0016]第二方面，本申请实施例提供了一种GaN HEMT上降低Fe拖尾的结构，包括：衬底层；故意掺Fe的第一GaN层，位于所述衬底层的上层；AlN层，位于所述第一GaN层的上层；非故意掺杂的第二GaN层，位于所述AlN层的上层。
[0017]结合第二方面，在一些实施例中，所述衬底层的材料为SiC、Si或蓝宝石中的一种。
[0018]本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
[0019]本申请实施例提供了一种GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法，包括将衬底置入MOCVD设备的反应室；在所述衬底上生长故意掺Fe的第一GaN层；在高温条件下，在第一GaN层上生长AlN层；在AlN层上生长非故意掺杂的第二GaN层。本申请中在高温条件下生长AlN层，利用AlN层的晶格常数较小的特点，增加后续生长非故意掺杂的GaN层的压应力，阻止Fe通过分凝现象向非故意掺杂的GaN层中掺入，进而有效改善Fe拖尾的问题；另一方面，在故意掺Fe的GaN层上生长AlN层，降低了非故意掺杂的GaN层的生长厚度，而生长AlN层的成本低于生长非故意掺杂的GaN层的成本，因而能够节约生产成本。
[0020]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1是本申请一实施例提供的GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法的流程示意图；
[0023]图2是本申请一实施例提供的GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法的温度变化示意图；
[0024]图3是本申请一实施例提供的GaN HEMT上降低Fe拖尾的结构示意图。
具体实施方式
[0025]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法，其特征在于，包括：将衬底置入MOCVD设备的反应室；在所述衬底上生长故意掺Fe的第一GaN层；在高温条件下，在第一GaN层上生长AlN层；在AlN层上生长非故意掺杂的第二GaN层。2.如权利要求1所述的GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法，其特征在于，所述衬底为SiC衬底、Si衬底或蓝宝石衬底中的一种；在将衬底置入MOCVD设备的反应室后，在生长第一GaN层之前，所述方法还包括：将所述反应室的温度升至500℃至1500℃的高温。3.如权利要求2所述的GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法，其特征在于，所述反应室的温度的升温速率为1.5℃/秒。4.如权利要求1所述的GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法，其特征在于，所述在所述衬底上生长故意掺Fe的第一GaN层包括：向所述反应室内通入Ga源、氨气以及Fe源；在所述反应室的温度为300℃至1500℃、压力为50mbar至1000mbar的条件下，在所述衬底上生长故意掺Fe的第一GaN层；关闭所述Ga源和所述氨气，关闭所述Fe源。5.如权利要求1所述的GaN HEMT上降低Fe拖尾的方法，其特征在于，所述在所述衬底上生长故意掺Fe的第一GaN层包括：向所述反应室内通入Ga源、氨气以及Fe源；在所述反应室的温度为1150℃、压力为200mbar、通入载气的流量为20slm、通入Ga源的流量为150sccm、通入Fe源的流量为150sccm、通入氨气的流量为10000sccm、通入时间为10min的条件下，在所述衬底上生长故意掺Fe的第一GaN层；其中，所述载气为氢气；关闭所述Ga源和所述氨气，关闭所述Fe源。6.如权利要求1所述的GaN ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，房玉龙，尹甲运，张志荣，高楠，芦伟立，李佳，陈宏泰，牛晨亮，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：