[發明專利]氮化鎵外延片的鈍化方法

有效

• 申請號: 201710826751.2
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107644813B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 王波;房玉龍;尹甲運;張志榮;郭艷敏;李佳;蘆偉立;馮志紅
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01L21/3205
• 分類號: H01L21/3205;H01L21/321;H01L29/20
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 王麗巧

本發明公開了一種氮化鎵外延片的鈍化方法，涉及半導體技術領域。該方法包括以下步驟：在襯底上生長氮化鎵外延層；在所述氮化鎵外延層上生長勢壘層；在所述勢壘層上沉積鋁原子；將所述氮化鎵外延片暴露在空氣中，以使得所述氮化鎵外延片在空氣中氧化形成氧化層作為鈍化層。本發明能夠改善材料的表面態，有效地抑制電流崩塌現象，并且鈍化保護層通過在空氣中自然氧化生成，不需要額外的設備，制備方法簡單。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種氮化鎵外延片的鈍化方法。

背景技術

氮化鎵（GaN）材料由于具有寬的禁帶寬度、高電子速度等特點，在光電子和微電子領域發展前景十分廣闊。氮化鎵異質結場效應晶體管由于氮化鎵異質結材料存在著因晶體缺陷引起的表面態，在高場應力中，異質結材料表面的電子陷阱會俘獲高場下產生的熱電子，材料表面聚集的電子會產生耗盡作用,使器件的飽和電流、跨導等參數惡化。材料表面態的存在會使器件在高頻大功率應用時產生電流崩塌現象，使器件的性能退化。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種氮化鎵外延片的鈍化方法，以解決現有技術中由于氮化鎵異質結材料表面存在表面態導致氮化鎵器件的性能退化的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種氮化鎵外延片的鈍化方法，包括以下步驟：

在襯底上生長氮化鎵外延層；

在所述氮化鎵外延層上生長勢壘層；

在所述勢壘層上沉積鋁原子；

將所述氮化鎵外延片暴露在空氣中，以使得所述氮化鎵外延片在空氣中氧化形成氧化層作為鈍化層。

在第一種可能的實現方式中，所述在襯底上生長氮化鎵外延層，具體包括：

通過載氣向反應室通入鎵源和氮源；

通過金屬有機化合物化學氣相沉積在襯底上外延生長氮化鎵外延層。

結合第一種可能的實現方式，在第二種可能的實現方式中，所述鎵源為三甲基鎵或三乙基鎵，所述氮源為氨氣。

在第三種可能的實現方式中，所述勢壘層為AlGaN勢壘層；所述在所述氮化鎵外延層上生長勢壘層，具體包括：

通過載氣向反應室通入氮源、鎵源和鋁源；

通過金屬有機化合物化學氣相沉積在所述氮化鎵外延層上外延生長AlGaN勢壘層。

結合第三種可能的實現方式，在第四種可能的實現方式中，所述氮源為氨氣，所述鎵源為三甲基鎵或三乙基鎵，所述鋁源為三甲基鋁。

結合第三種可能的實現方式，在第五種可能的實現方式中，所述AlGaN勢壘層的生長溫度為400℃至1350℃。

結合第三種可能的實現方式，在第六種可能的實現方式中，所述在所述勢壘層上沉積鋁原子，具體包括：

關掉通入所述反應室的氮源和鎵源，通過載氣在所述反應室通入鋁源；其中，所述鋁源為三甲基鋁；

通過金屬有機化合物化學氣相沉積在所述AlGaN勢壘層上沉積鋁原子。

結合第六種可能的實現方式，在第七種可能的實現方式中，所述鋁原子的沉積溫度為300℃至1600℃。

結合第一種至第七種可能的實現方式，在第八種可能的實現方式中，所述載氣為氫氣或氮氣。

結合第六種可能的實現方式，在第九種可能的實現方式中，所述將所述氮化鎵外延片暴露在空氣中，以使得所述氮化鎵外延片在空氣中氧化形成氧化層作為鈍化層，具體包括：