[發明專利]一種在位生長介質層作為帽層的HEMT結構及其制作方法

在審

• 申請號: 201911031483.0
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110767746A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 王曉亮;李百泉;肖紅領
• 申請（專利權）人: 北京華進創威電子有限公司;中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L29/66
• 分類號: H01L29/66;H01L29/778;H01L21/318
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種在位生長介質層作為帽層的HEMT結構，該HEMT結構從下至上依次包括：SiC襯底、成核層、緩沖層、溝道層、插入層、勢壘層、蓋帽層和介質層；其中，所述介質層為SiN層，其厚度不超過300μm；本發明還公開了該HEMT結構的制作方法。本發明則采用在位生長的方式制作SiN介質層，在高真空度的MOCVD腔室內，直接在HEMT結構材料的表面生長介質層，可以有效地避免因為分布沉積介質層所引入的顆粒玷污。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種在位生長介質層作為帽層的HEMT結構及其制作方法。

背景技術

氮化鎵作為第三代寬禁帶半導體的典型代表，具有優良的物理和化學特性，非常適于研制高頻、高壓、高功率的器件和電路，采用氮化鎵研制的高電子遷移率晶體管（HEMT），電流密度大，功率密度高，噪聲低，頻率特性好，在軍用和民用的微波功率領域有廣泛的應用前景。

在GaN基HEMT的制作工藝過程中，為了降低器件漏電，改善柵特性，一般采用SiN材料作為鈍化層和柵下介質層材料，目前SiN介質層主要采用PECVD或LPCVD的方法來制作，將外延材料清洗后放入PECVD或LPCVD腔室中進行生長，清洗過程以及暴露在空氣的過程中，有可能使器件受到顆粒的玷污，從而影響器件的性能。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種在位生長介質層作為帽層的HEMT結構，此結構在傳統的HEMT結構表面，直接通過MOCVD在位生長的方式沉積SiN介質層。本發明的另一目的在于提供一種在位生長介質層作為帽層的HEMT結構的制作方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種在位生長介質層作為帽層的HEMT結構，所述HEMT結構從下至上依次包括：SiC襯底、成核層、緩沖層、溝道層、插入層、勢壘層、蓋帽層和介質層；其中，所述介質層為SiN層，其厚度不超過300μm。

進一步，所述成核層為GaN或AlN或AlGaN，厚度為0.01-0.50μm。

進一步，所述緩沖層為Al_xGa_1-xN，其中0≤x≤0.1，厚度為100nm-3000nm。

進一步，所述溝道層為GaN，厚度為10nm-100nm。

進一步，所述插入層為AlN，厚度為1nm-10nm。

進一步，所述勢壘層為Al_xGa_1-xN，其中0≤x≤0.3，厚度為5nm-30nm。

進一步，所述蓋帽層為GaN，厚度為1nm-10nm。

進一步，所述SiN層直接通過MOCVD在位生長的方式沉積而成。

一種制作在位生長介質層作為帽層的HEMT結構的方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1：選擇一襯底，該襯底材料為SiC材料；

步驟2：在所述襯底上生長一層成核層，該成核層為GaN或AlN或AlGaN，厚度為0.01-0.50μm；

步驟3：在所述成核層上生長緩沖層，材料為Al_xGa_1-xN，0≤x≤0.20，厚度為100nm-3000nm，生長溫度為950℃-1150℃，生長壓力為5.33 kPa -26.67kPa；

步驟4：在所述緩沖層上生長溝道層，該溝道層為GaN，厚度為10nm-100nm；

步驟5：在所述溝道層上生長插入層，該插入層生長厚度為1nm-10nm；