[發明專利]氮化鎵基高電子遷移率晶體管外延片及其制備方法

有效

• 申請號: 202011450127.5
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112701160B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 胡加輝;蘇晨;李鵬
• 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;H01L29/06;H01L29/15;H01L29/20;H01L29/205;H01L29/207;H01L29/36;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: 呂耀萍

本公開提供了一種氮化鎵基高電子遷移率晶體管外延片及其制備方法，屬于半導體技術領域。所述氮化鎵基高電子遷移率晶體管外延片包括襯底以及層疊在所述襯底上的緩沖層、高阻緩沖層、溝道層、AlGaN勢壘層和帽層，所述帽層包括依次層疊的第一半導體層和第二半導體層，所述第一半導體層為P型摻雜的In_xGa_1?xN/MgN超晶格結構，0＜x＜1，所述第二半導體層為P型摻雜的Al_yGa_1?yN/In_zGa_1?zN超晶格結構，0＜y＜1，0＜z＜1。該外延片可以提高帽層中Mg的摻雜濃度，形成增強型HEMT，同時提高增強型HEMT外延片的晶體質量。

技術領域

本公開涉及半導體技術領域，特別涉及一種氮化鎵基高電子遷移率晶體管外延片及其制備方法。

背景技術

基于AlGaN(氮化鋁鎵)/GaN(氮化鎵)異質結構的HEMT(High Electron MobilityTransistor，高電子遷移率晶體管)具有高的電流密度、臨界擊穿電壓和電子遷移率，在微波功率和高溫電子器件領域具有十分重要的應用價值。

HEMT通常包括芯片和位于芯片上的源極、漏極和柵極。芯片由外延片得到。氮化鎵外延片的結構一般包括襯底和依次層疊在襯底上的緩沖層、高阻緩沖層、GaN溝道層、AlGaN勢壘層以及帽層。常見的實現增強型GaN HEMT異質結生長工藝通常包括生長非極化面異質結、薄勢壘層和P型GaN帽層等結構，其中以P型GaN帽層實現最為簡便，難點是P型摻雜濃度較低的問題。

P型GaN帽層目前主要采用的是Mg摻雜，但摻Mg存在易被H鈍化導致激活能較高的問題，Mg的離化率很低，需要較高的摻雜濃度才能實現P型。同時由于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，易產生應力，從而使得最終生長得到的氮化鎵基外延片的晶體質量較差，而外延片的晶體質量較差，同樣也會影響P型GaN帽層中Mg的摻雜。

發明內容

本公開實施例提供了一種氮化鎵基高電子遷移率晶體管外延片及其制備方法，可以提高帽層中Mg的摻雜濃度，形成增強型HEMT，同時提高增強型HEMT外延片的晶體質量。所述技術方案如下：

第一方面，提供了一種氮化鎵基高電子遷移率晶體管外延片，所述氮化鎵基高電子遷移率晶體管外延片包括襯底以及層疊在所述襯底上的緩沖層、高阻緩沖層、溝道層、AlGaN勢壘層和帽層，

所述帽層包括依次層疊的第一半導體層和第二半導體層，所述第一半導體層為P型摻雜的In_xGa_1-xN/MgN超晶格結構，0＜x＜1，所述第二半導體層為P型摻雜的Al_yGa_1-yN/In_zGa_1-zN超晶格結構，0＜y＜1，0＜z＜1。

可選地，所述帽層的厚度為4nm～1um。

可選地，所述第一半導體層中的In_xGa_1-xN層的厚度為1nm～100nm，所述第一半導體層中的MgN層的厚度為1nm～50nm。

可選地，所述第二半導體層中的Al_yGa_1-yN層的厚度為1nm～100nm，所述第二半導體層中的In_zGa_1-zN層的厚度為1nm～100nm。

第二方面，提供了一種氮化鎵基高電子遷移率晶體管外延片的制備方法，所述制備方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長緩沖層、高阻緩沖層、溝道層、AlGaN勢壘層和帽層；