[發明專利]高電子遷移率晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201910536346.6
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110444598B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 洪威威;王倩;周飚;胡加輝
• 申請（專利權）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/10;H01L21/335
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 徐立

1.一種高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述高電子遷移率晶體管包括Si襯底（10）、多個AlN晶種（21）、AlN緩沖層（22）、應力釋放層（23）、GaN溝道層（31）、AlGaN勢壘層（32）、源極（41）、漏極（42）和柵極（43）；所述多個AlN晶種（21）均勻分布在所述Si襯底（10）的第一表面（100）上，所述AlN緩沖層（22）設置在所述多個AlN晶種（21）上并填滿各個所述AlN晶種（21）之間的空間，各個所述AlN晶種（21）上的AlN緩沖層（22）的晶體取向相同；所述GaN溝道層（31）和所述AlGaN勢壘層（32）依次層疊在所述AlN緩沖層（22）的第二表面（200）上，所述第二表面（200）為平面；所述應力釋放層（23）設置在所述AlN緩沖層（22）和所述GaN溝道層（31）之間；所述應力釋放層（23）包括交替層疊的多個第一子層（231）和多個第二子層（232），所述第一子層（231）為AlGaN層，所述第二子層（232）為AlN層，所述應力釋放層（23）中各個第一子層（231）中Al組分的含量自所述AlN緩沖層（22）向所述GaN溝道層（31）的方向逐層減小；所述源極（41）、所述漏極（42）和所述柵極（43）分別設置在所述AlGaN勢壘層（32）上，所述源極（41）和所述漏極（42）均與所述AlGaN勢壘層（32）形成歐姆接觸，所述柵極（43）與所述AlGaN勢壘層（32）形成肖特基接觸。

2.根據權利要求1所述的高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述AlN晶種（21）的高度為2nm~3nm。

3.根據權利要求2所述的高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述AlN晶種（21）的間距與所述AlN晶種（21）的高度相同。

4.根據權利要求1所述的高電子遷移率晶體管，其特征在于，所述應力釋放層（23）中最靠近所述AlN緩沖層（22）的第一子層（231）為Al_0.8Ga_0.2N層，所述應力釋放層（23）中最靠近所述GaN溝道層（31）的第一子層（231）為Al_0.2Ga_0.8N層。

5.一種高電子遷移率晶體管的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

在襯底的第一表面上形成多個AlN晶種，所述多個AlN晶種均勻分布在所述第一表面上；

在所述多個AlN晶種上和各個所述AlN晶種之間的空間形成AlN緩沖層，各個所述AlN晶種上的AlN緩沖層的晶體取向相同；

在第二表面上形成應力釋放層；所述應力釋放層包括交替層疊的第一子層和第二子層，所述第一子層為AlGaN層，所述第二子層為AlN層，所述應力釋放層中各個第一子層中Al組分的含量在所述應力釋放層的形成過程中逐層減小；

在所述AlN緩沖層的第二表面上依次形成GaN溝道層和AlGaN勢壘層，所述第二表面為平面；

在所述AlGaN勢壘層上形成源極和漏極，所述源極和所述漏極均與所述勢壘層形成歐姆接觸；

在所述AlGaN勢壘層上形成柵極，所述柵極與所述勢壘層形成肖特基接觸。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述在襯底的第一表面上形成多個AlN晶種，包括：

將所述襯底放入MOCVD反應室內；

分多個階段向所述MOCVD反應室內通入氣體形成所述AlN晶種；各個所述階段中，先在小于3s的時間段內保持向所述MOCVD反應室內通入Al源氣體并停止向所述MOCVD反應室內通入N源氣體，再在小于3s的時間段內保持向所述MOCVD反應室內通入N源氣體并停止向所述MOCVD反應室內通入Al源氣體。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述AlN晶種形成時所述MOCVD反應室的溫度為800℃~900℃。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述應力釋放層的形成溫度為900℃~950℃。