[發(fā)明專利]一種HEMT外延結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811524779.1
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109801964A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁濤;周飚;胡加輝;李鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335;H01L29/06
• 代理公司: 北京三高永信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11138
• 代理人: 徐立

本發(fā)明公開了一種HEMT外延結(jié)構(gòu)及其制備方法，屬于半導體光電技術(shù)領(lǐng)域。將AlGaN緩沖層設(shè)置為包括AlGaN底層結(jié)構(gòu)與設(shè)置在AlGaN底層結(jié)構(gòu)上的多個圓柱形凸起。而GaN層在AlGaN底層結(jié)構(gòu)上逐漸生長時，GaN層與多個圓柱形凸起的外壁之間存在界面。傳統(tǒng)方法中GaN層在生長時產(chǎn)生的位錯均會朝向GaN層與AlGaN勢壘層的界面處移動，而GaN層與圓柱形凸起之間的界面使GaN層在生長過程中形成的部分位錯缺陷會移動至GaN層與多圓柱形凸起之間的界面處。這一部分位錯缺陷不會移動至GaN層與AlGaN勢壘層的界面處的位錯缺陷，相對減少了移動至GaN層與AlGaN勢壘層的界面處的位錯缺陷，提高了GaN層會與AlGaN勢壘層相接處的表面質(zhì)量，GaN層上生長的AlGaN勢壘層的質(zhì)量較好，使最終得到的HEMT的質(zhì)量得到提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導體光電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種HEMT外延結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

HEMT(High Electron Mobility Transistor，高電子遷移率晶體管)是一種異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管，其廣泛應(yīng)用于各種電器內(nèi)。HEMT外延結(jié)構(gòu)是制備HEMT器件的基礎(chǔ)，當前一種HEMT外延結(jié)構(gòu)包括襯底與依次生長在襯底上的AlN成核層、AlGaN緩沖層、GaN層、AlGaN勢壘層與GaN蓋層，其中襯底可為碳化硅襯底、藍寶石襯底或單晶硅襯底。

但由于GaN層與碳化硅襯底、藍寶石襯底或單晶硅襯底之間均存在較大的晶格失配，即使有AlN成核層與AlGaN緩沖層在襯底與GaN層之間起到緩沖作用，最終生長得到的GaN層的晶體質(zhì)量也不夠好，進而影響HEMT的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種HEMT外延結(jié)構(gòu)及其制備方法，能夠提高HEMT的質(zhì)量。所述技術(shù)方案如下：

本發(fā)明實施例提供了一種HEMT外延結(jié)構(gòu)，所述HEMT外延結(jié)構(gòu)包括襯底及依次層疊設(shè)置在所述襯底上的AlN成核層、AlGaN緩沖層、GaN層、AlGaN勢壘層與GaN蓋層，

所述AlGaN緩沖層包括AlGaN底層結(jié)構(gòu)與設(shè)置在所述AlGaN底層結(jié)構(gòu)上的多個圓柱形凸起，所述多個圓柱形凸起均布在所述AlGaN底層結(jié)構(gòu)上，所述襯底層疊所述AlN成核層的一個表面為第一表面，所述多個圓柱形凸起在所述第一表面上的投影均不重合。

可選地，相鄰的兩個所述圓柱形凸起在所述第一表面上的投影上距離最近的兩點之間的距離均為150～550nm。

可選地，所述圓柱形凸起的直徑為100～500nm。

可選地，所述圓柱形凸起的高度為100～500nm。

可選地，所述AlGaN底層結(jié)構(gòu)的厚度為100～800nm。

可選地，所述AlGaN緩沖層中Al的組分沿其層疊方向逐漸降低。

可選地，所述AlGaN緩沖層中Al的組分由60～80％逐漸減少至0～10％。

本發(fā)明實施例提供了一種HEMT外延結(jié)構(gòu)的制備方法，所述制備方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上生長AlN成核層；

在所述AlN成核層上生長AlGaN緩沖層，

對所述AlGaN緩沖層進行光刻操作，使所述AlGaN緩沖層的表面形成多個圓柱形凸起；

在所述AlGaN緩沖層上生長GaN層；

在所述GaN層上生長AlGaN勢壘層；

在所述AlGaN勢壘層上生長GaN蓋層。

可選地，在所述AlN成核層上生長AlGaN緩沖層時，向反應(yīng)腔內(nèi)通入流量線性減少的Al源。