[發明專利]高電子遷移率晶體管外延片及其制備方法

有效

• 申請號: 202110048325.7
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112928162B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 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;H01L29/20;H01L29/205;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

本公開提供了一種高電子遷移率晶體管外延片及其制備方法，屬于半導體器件技術領域。高電子遷移率晶體管外延片包括襯底及依次層疊在襯底上的第一復合層、第二復合層，第一復合層包括交替層疊在襯底上的AlN子層與第一GaN子層，鎵原子在生長時的遷移率較高，可以促進AlN子層中遷移率較低的Al原子的移動與生長，保證第一復合層整體的生長質量，為后續薄膜的生長提供良好的生長基礎。交替層疊的InAlGaN子層與第二GaN子層，InAlGaN子層本身的晶格常數是位于AlN子層與第一GaN子層之間，可以實現由第一復合層到第二復合層的良好過渡，底層結構的晶體質量的提高可以最終提高高電子遷移率晶體管外延片的整體質量。

技術領域

本公開涉及到了半導體器件技術領域，特別涉及到一種高電子遷移率晶體管外延片及其制備方法。

背景技術

HEMT(High?Electron?Mobility?Transistor，高電子遷移率晶體管)是一種異質結場效應晶體管，其廣泛應用于各種電器內。HEMT外延片是制備HEMT器件的基礎，當前一種HEMT外延片包括襯底與依次層疊在襯底上的AlN成核層、AlGaN緩沖層、GaN溝道層、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層的晶體質量也不夠好，進而影響HEMT的質量。

發明內容

本公開實施例提供了一種高電子遷移率晶體管外延片及其制備方法，可以提高高電子遷移率晶體管外延片的晶體質量以提高HEMT的質量。所述技術方案如下：

本公開實施例提供了一種高電子遷移率晶體管外延片，所述高電子遷移率晶體管外延片包括襯底及依次層疊在所述襯底上的第一復合層、第二復合層、GaN溝道層、AlGaN勢壘層與GaN蓋層，所述第一復合層包括交替層疊的AlN子層與第一GaN子層，所述第二復合層包括交替層疊的InAlGaN子層與第二GaN子層。

可選地，所述AlN子層的厚度為5～20nm，所述第一GaN子層的厚度為5～20nm，所述InAlGaN子層的厚度為10～30nm，所述第二GaN子層的厚度為10～30nm。

可選地，所述高電子遷移率晶體管外延片還包括緩沖GaN層，所述緩沖GaN層位于所述第二復合層與所述GaN溝道層之間。

可選地，所述緩沖GaN層的厚度為1um～3um。

可選地，所述GaN緩沖層內摻有CCl₄。

可選地，所述高電子遷移率晶體管外延片還包括AlN插入層，所述AlN插入層位于所述AlGaN勢壘層與所述GaN蓋層之間。

可選地，所述AlN插入層的厚度為0.5nm～2nm。

本公開實施例提供了一種高電子遷移率晶體管外延片的制備方法，所述高電子遷移率晶體管外延片的制備方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上依次生長第一復合層、第二復合層、GaN溝道層、AlGaN勢壘層與GaN蓋層，所述第一復合層包括交替層疊的AlN子層與第一GaN子層，所述第二復合層包括交替層疊的InAlGaN子層與第二GaN子層。

可選地，所述高電子遷移率晶體管外延片的制備方法還包括：

在所述第二復合層與所述GaN溝道層之間生長緩沖GaN層，且在所述緩沖GaN層的生長過程中，所述緩沖GaN層的生長溫度逐漸升高。

可選地，所述緩沖GaN層的最高生長溫度與所述緩沖GaN層的最低生長溫度之差為10～80℃。

本公開實施例提供的技術方案帶來的有益效果包括：