[發明專利]一種提高超薄氮化鎵場效應管晶體質量的外延方法

有效

• 申請號: 202011572717.5
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112687525B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 張東國;李忠輝
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/335
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹蕓

1.一種提高超薄氮化鎵場效應管晶體質量的外延方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：選取碳化硅單晶襯底，置于金屬有機物化學氣相淀積材料生長設備內的反應室基座；

步驟二：設置反應室的壓力為100~200 mbar，通入H₂，系統升溫至1000~1100℃，在H₂氣氛下烘烤襯底5~15分鐘，去除襯底表面的粘污；

步驟三：維持H₂流量不變，降低反應室的壓力至50~150 mbar，繼續升溫至1100~1200℃，通入NH₃和鋁源，生長厚度為20~60 nm的氮化鋁成核層；

步驟四：保持H₂流量不變，在NH₃氛圍中將溫度降至1000~1100℃、壓力升至150~350mbar，待氣流穩定后，關閉NH₃，通入鎵源對表面浸潤處理，時間為0.3~2分鐘；

步驟五：浸潤結束后，打開NH₃，生長厚度為20~80 nm氮化鎵緩沖層，關閉鎵源；

步驟六：維持反應室壓力、H₂流量和NH₃流量不變，溫度升高50~100℃，進行高溫退火處理，時間為1~3分鐘；

步驟七：退火結束后，維持反應室壓力、H₂流量和NH₃流量不變，溫度降至1000~1100℃；打開鎵源，生長氮化鎵溝道層，直至氮化鎵總厚度達到150~400nm后，關閉鎵源；

步驟八：生長厚度為0.5~2 nm的氮化鋁插入層、厚度為5~30nm的氮化鋁鎵Al_xGa_1-xN勢壘層和厚度為1~5 nm的氮化鎵帽層；

步驟九：外延生長完成之后，關閉生長源，在NH₃氣氛中降溫。

2.根據權利要求1所述的一種提高超薄氮化鎵場效應管晶體質量的外延方法，其特征在于氮化鎵外延層包含步驟五中的氮化鎵緩沖層和步驟七中的氮化鎵溝道層，總厚度在150~400nm。

3.根據權利要求1所述的一種提高超薄氮化鎵場效應管晶體質量的外延方法，其特征在于步驟五所述氮化鎵緩沖層在生長前后分別進行金屬源預處理和高溫退火重結晶。