【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，特别涉及一种algan/gan异质结制备方法，可用于制备高性能algan/gan异质结以及gan基功率器件。
技术介绍
0、技术背景
1、氮化镓基高电子迁移率晶体管gan hemt作为宽禁带功率半导体器件的代表，在高频功率应用方面有巨大的潜力。gan材料相比si和sic具有更高的电子迁移率、更高的饱和电子速度和更高的击穿电场，gan功率器件可以实现更小的导通电阻和栅极电荷，因此gan功率器件更适合于高频应用场合，对提升变换器的效率和功率密度非常有利。
2、但是由于gan材料生长技术的限制，目前传统的生长方式仍然是异质外延，gan的异质外延会导致gan基电子器件热阻上升，严重限制器件微波功率以及大电压电流等应用场景下的性能。并且由于异质外延，导致了更大的缺陷与位错密度，降低了外延材料的质量和algan/gan异质结性能，同时使器件的可靠性下降。
3、同样，现有技术中的sic衬底的gan制备工艺，存在两个严重问题。一是mocvd外延生长过后的样品，不可避免地有比较大的缺陷和位错密度，从而降低器件的寿命和可靠性。二是采用传统的高温退火工艺存在着很多不足，如：退火范围不可控、影响界面形貌和物质分布均匀性等问题。
4、daqing peng和zhonghui li等人在“low stress algan/gan heterojuctionwith algan buffer grown on 6-inch semi-insulating sic substrate”一文中
5、nethaji dharmarasu和giri.s.karthikeyan等人在“algan/gan hemt grown onsic with carbon doped gan bufferby mocvd”一文中报道了一种使用c掺杂的gan层提高algan/gan异质结性能的方法。其通过c掺杂在gan缓冲层中引入受主能级，提高电阻率，降低缓冲层漏电流，提高击穿电压，改善algan/gan异质结和器件性能。该方法虽然能提高algan/gan异质结和器件的性能，但其晶体质量并未得到有效的提高，使其在更高性能领域的应用受到限制。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于sic衬底上诱导成核algan/gan异质结制备方法，以提高成核层质量，降低外延材料的缺陷和位错密度，提升algan/gan异质结的晶体质量，改善algan/gan异质结和器件的性能。
2、本专利技术的技术思路是：通过离子注入在sic衬底表面形成更多的悬挂键进行诱导成核，为成核层提供更多的成核点，促使成核岛排列整齐且取向一致，提高成核的质量；由于离子注入会对衬底造成晶格损伤，通过离子注入后采用脉冲激光退火，恢复部分受损晶格，减小离子注入对sic衬底造成的损伤，同时激活注入离子，通过在处理后的sic上依次进行高温aln成核层、ald aln成核层、gan缓冲层、ingan背势垒层、gan沟道层、algan势垒层、gan帽层的生长，获取高质量algan/gan异质结。
3、根据上述思路，本专利技术的实现方案如下：
4、1.一种基于sic衬底上诱导成核的algan/gan异质结制备方法，所述algan/gan异质结，自下而上包括：sic衬底、高温aln成核层、ald aln成核层、gan缓冲层、ingan背势垒层、gan沟道层、algan势垒层、gan帽层，其特征在于，制备步骤包括如下：
5、1)对sic衬底进行离子注入，以改善衬底成核能力，进行诱导成核；
6、2)对离子注入后的sic衬底进行清洗和烘干，以去除表面杂质；
7、3)将清洗和烘干后的sic衬底在激光器的波长为400-500nm，激光脉冲能量为10-20mj的条件下，进行20-40次脉冲激光退火，减小晶格损伤，并激活注入离子；
8、4)在退火后的sic衬底上，利用mocvd工艺，生长30-50nm的高温aln成核层，以为后续的外延层提供成核点，提高外延层晶体质量；
9、5)在高温aln成核层上，利用ald工艺，生长20-40nm的ald aln成核层，提升成核质量；
10、6)在ald aln成核层上，利用mocvd工艺，生长800-1000nm的gan缓冲层，降低材料缺陷和位错；
11、7)在gan缓冲层上，利用mocvd工艺，生长10-30nm的ingan背势垒层，提高极化效应，增大2deg浓度；
12、8)在ingan背势垒层上，利用mocvd工艺，生长200-400nm的gan沟道层，用以形成主沟道；
13、9)在gan沟道层上,利用mocvd工艺，生长30-50nm的algan势垒层，构成algan/gan异质结；
14、10)在algan势垒层上，利用mocvd工艺，生长3-5nm的gan帽层，以降低表面态，提升2deg浓度和迁移率，完成异质结最终制备。
15、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
16、1.本专利技术通过离子注入工艺，在低能量的条件下将c离子注入到sic衬底中，相较于常规的sic衬底，注入离子后的sic衬底表面具有更高密度的悬挂键，可在后续外延生长过程中诱导成核层高质量成核，促使成核岛排列整齐且取向一致，能够有效降低外延层中的位错密度，提高algan/gan异质结的晶体质量。
17、2.本专利技术在注入离子的选取上选用c元素作为离子注入源，由于c元素本来就是体系内含有的元素，不引入新的杂质粒子，避免了杂质污染，保证了外延层的高质量。
18、3.本专利技术在离子注入后采用脉冲激光进行退火，与传统退火方式相比，脉冲激光退火技术能量控制精准，瞬时脉冲能量高，局域化和深度可控的优秀特性，可最大程度的减小离子注入引起的晶格损伤，同时能激活注入离子，使离子分布更均匀。
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1.一种基于SiC衬底上诱导成核的AlGaN/GaN异质结制备方法，所述AlGaN/GaN异质结，自下而上包括：SiC衬底、高温AlN成核层、ALD AlN成核层、GaN缓冲层、InGaN背势垒层、GaN沟道层、AlGaN势垒层、GaN帽层，其特征在于，制备步骤包括如下：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中对SiC衬底进行离子注入，其工艺条件如下：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中对离子注入后的SiC衬底进行清洗和烘干，实现如下：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中采用的脉冲激光退火，其工艺条件如下：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中采用的MOCVD工艺，其反应室条件设置如下：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)中采用原子层沉积工艺，其反应室条件设置如下：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤6)中采用的MOCVD工艺，其反应室条件设置如下：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤7)中采
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤8)中采用的MOCVD工艺，其反应室条件设置如下：
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤9)采用的MOCVD工艺，其反应室条件设置如下：
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤10)采用的MOCVD工艺，其反应室条件设置如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于sic衬底上诱导成核的algan/gan异质结制备方法，所述algan/gan异质结，自下而上包括：sic衬底、高温aln成核层、ald aln成核层、gan缓冲层、ingan背势垒层、gan沟道层、algan势垒层、gan帽层，其特征在于，制备步骤包括如下：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中对sic衬底进行离子注入，其工艺条件如下：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中对离子注入后的sic衬底进行清洗和烘干，实现如下：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中采用的脉冲激光退火，其工艺条件如下：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)中采用的mocvd工艺...
【专利技术属性】
技术研发人员：许晟瑞，杨赫，许钪，卢灏，陶鸿昌，张涛，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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