【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，特别是涉及一种si基gan外延结构的制备方法、si基gan外延结构、高电子迁移率晶体管的制备方法以及高电子迁移率晶体管。
技术介绍
1、作为第三代半导体材料的gan具有禁带宽度大、临界击穿场强大、热导率高、饱和漂移速度高以及化学和热力学性稳定性好等诸多优点，由此，gan基hemt(high electronmobility transistor，高电子迁移率晶体管)在高温、高频、大功率等领域得到广泛应用。
2、目前gan材料主要在sic、蓝宝石和si衬底上通过异质外延生长的方法得到。但是，蓝宝石由于硬度高、导电性和导热性差等原因，对后期器件加工和应用带来很多不便，sic同样存在硬度高且成本昂贵的不足之处，而价格低廉的si衬底由于有着尺寸大、导热导电性能好以及成熟的器件加工工艺等优势，在一些对成本要求较高的市场，例如：低中压电子电力器件、手机射频前端器件等，得到了广泛应用。
3、但是，在si衬底上实现高质量的gan外延生长十分困难。六方纤锌矿结构的gan的晶格常数agan＝0.32nm，六方si(111)衬底的晶格常数asi＝0.38nm，晶格失配度达到了15.8％，这样的晶格失配度会使外延层在生长过程中积聚很大失配应力，并且该应力会随着外延厚度的增加而增加，失配应力积累到临界值的时候，会通过产生穿透位错来释放应力。在这样的晶格失配度条件下，gan外延生长的穿透位错密度将超过1010cm-2，而穿透位错会增加hemt器件漏电流、降低击穿电压以及减小载流子迁移率，造成hemt器件灾难性的崩溃
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例为解决
技术介绍
中存在的至少一个问题而提供一种si基gan外延结构及制备方法、hemt及制备方法。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种si基gan外延结构的制备方法，所述方法包括：
3、提供外延生长基底，所述外延生长基底包括支撑层和位于所述支撑层上的硅缓冲层，所述硅缓冲层具有点缺陷，所述点缺陷的体密度大于或等于1016cm-3；
4、基于所述硅缓冲层，外延生长gan层。
5、可选地，所述点缺陷的体密度大于或等于1018cm-3。
6、可选地，所述硅缓冲层的厚度在5nm至100nm之间。
7、可选地，所述支撑层为硅晶圆，所述硅缓冲层通过在所述硅晶圆上外延生长而形成，其中，
8、所述硅缓冲层的形成方法包括：采用低温生长工艺在所述硅晶圆上外延生长所述硅缓冲层，所述低温生长工艺中的温度小于500℃；
9、或者，所述外延生长基底为绝缘体上硅衬底，所述硅缓冲层为所述绝缘体上硅衬底的顶硅层。
10、可选地，所述基于所述硅缓冲层，外延生长gan层，包括：
11、直接在所述硅缓冲层上外延生长所述gan层；或者，
12、在所述硅缓冲层上外延生长附加缓冲层，在所述附加缓冲层上外延生长所述gan层，
13、所述附加缓冲层的材料包括：gan或algan。
14、第二方面，本申请实施例提供了一种si基gan外延结构，包括：
15、支撑层；
16、位于所述支撑层上的硅缓冲层，所述硅缓冲层具有点缺陷，所述点缺陷的体密度大于1016cm-3；
17、gan层，所述gan层是基于所述硅缓冲层外延生长而形成的。
18、可选地，所述点缺陷的体密度大于或等于1018cm-3。
19、可选地，所述硅缓冲层的厚度在5nm至100nm之间。
20、可选地，所述si基gan外延结构还包括：附加缓冲层，所述附加缓冲层是通过在所述硅缓冲层上外延生长而形成的，
21、所述gan层是基于所述硅缓冲层外延生长而形成的，具体的，所述gan层是通过在所述附加缓冲层上外延生长而形成的，
22、所述附加缓冲层的材料包括：gan或algan。
23、第三方面，本申请实施例提供了一种高电子迁移率晶体管hemt的制备方法，所述方法包括如上述第一方面中任意一项所述的si基gan外延结构的制备方法中的步骤，或者包括利用上述第二方面中任意一项所述的si基gan外延结构制备hemt。
24、第四方面，本申请实施例提供了一种高电子迁移率晶体管hemt，包括如上述第二方面中任意一项所述的si基gan外延结构，或者利用上述第二方面中任意一项所述的si基gan外延结构制备得到。
25、本申请实施例所提供的si基gan外延结构的制备方法及结构、hemt的制备方法及hemt具有如下有益效果：
26、通过制备点缺陷体密度大于或等于1016cm-3的硅缓冲层，使得gan层基于该硅缓冲层外延生长的过程中，在外延生长产生的压应力的作用下，硅缓冲层中的大量点缺陷扩散形成大量的堆垛层错，仅在gan层和硅缓冲层的界面相交处产生失配位错，释放gan层的失配应力。由此，将位错压制在gan层与硅缓冲层的界面相交处以及支撑层与硅缓冲层的界面相交处，减少gan层穿透位错的产生，进而降低gan层的穿透位错密度，有助于形成高质量的gan层。
27、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
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1.一种Si基GaN外延结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的Si基GaN外延结构的制备方法，其特征在于，所述点缺陷的体密度大于或等于1018cm-3。
3.如权利要求1所述的Si基GaN外延结构的制备方法，其特征在于，所述硅缓冲层的厚度在5nm至100nm之间。
4.如权利要求1所述的Si基GaN外延结构的制备方法，其特征在于，所述支撑层为硅晶圆，所述硅缓冲层通过在所述硅晶圆上外延生长而形成，其中，
5.如权利要求1所述的Si基GaN外延结构的制备方法，其特征在于，所述基于所述硅缓冲层，外延生长GaN层，包括：
6.一种Si基GaN外延结构，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的Si基GaN外延结构，其特征在于，所述点缺陷的体密度大于或等于1018cm-3。
8.如权利要求6所述的Si基GaN外延结构，其特征在于，所述硅缓冲层的厚度在5nm至100nm之间。
9.如权利要求6所述的Si基GaN外延结构，其特征在于，所述Si基GaN外延结构还包括：附加缓
10.一种高电子迁移率晶体管HEMT的制备方法，其特征在于，所述方法包括如权利要求1至5中任意一项所述的Si基GaN外延结构的制备方法中的步骤，或者包括利用权利要求6至9中任意一项所述的Si基GaN外延结构制备HEMT。
11.一种高电子迁移率晶体管HEMT，其特征在于，包括如权利要求6至9中任意一项所述的Si基GaN外延结构，或者利用权利要求6至9中任意一项所述的Si基GaN外延结构制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种si基gan外延结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的si基gan外延结构的制备方法，其特征在于，所述点缺陷的体密度大于或等于1018cm-3。
3.如权利要求1所述的si基gan外延结构的制备方法，其特征在于，所述硅缓冲层的厚度在5nm至100nm之间。
4.如权利要求1所述的si基gan外延结构的制备方法，其特征在于，所述支撑层为硅晶圆，所述硅缓冲层通过在所述硅晶圆上外延生长而形成，其中，
5.如权利要求1所述的si基gan外延结构的制备方法，其特征在于，所述基于所述硅缓冲层，外延生长gan层，包括：
6.一种si基gan外延结构，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的si基gan外延结构，其特征在于，所述点缺陷的体...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭长四，周均铭，王旭光，倪健，
申请(专利权)人：埃特曼半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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