[發明專利]一種外延片、外延片生長方法及高電子遷移率晶體管

在審

• 申請號: 202210049690.4
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114551593A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 胡加輝;劉春楊;金從龍;顧偉
• 申請（專利權）人: 江西兆馳半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;C30B23/02;C30B25/18;C30B29/40;H01L21/335;H01L29/20;H01L29/207
• 代理公司: 南昌旭瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 36150
• 代理人: 彭琰

1.一種外延片，其特征在于，包括依次層疊設置的Si襯底，AlN成核層，高阻緩沖層，GaN溝道層，AlN插入層，AlGaN勢壘層及GaN蓋帽層，所述高阻緩沖層包括依次層疊設置的第一碳摻雜AlGaN層、第二碳摻雜AlGaN層以及第三碳摻雜AlGaN層，所述第一碳摻雜AlGaN層設置在靠近所述AlN成核層的一側；

其中，所述第一碳摻雜AlGaN層的摻雜濃度由高到低均勻漸變，所述第二碳摻雜AlGaN層的摻雜濃度恒定不變，所述第三碳摻雜AlGaN層的摻雜濃度由低到高均勻漸變。

2.根據權利要求1所述的外延片，其特征在于，所述第一碳摻雜AlGaN層中AlGaN的Al組分為0.50～0.80，所述第一碳摻雜AlGaN層的摻雜濃度為5*10¹⁷cm^-3-5*10²⁰cm^-3。

3.根據權利要求1所述的外延片，其特征在于，所述第二碳摻雜AlGaN層中AlGaN的Al組分為0.40～0.50，所述第二碳摻雜AlGaN層的摻雜濃度為5*10¹⁵cm^-3-5*10¹⁶cm^-3。

4.根據權利要求1所述的外延片，其特征在于，所述第三碳摻雜AlGaN層中AlGaN的Al組分為0.20～0.40，所述第二碳摻雜AlGaN層的摻雜濃度為5*10¹⁷cm^-3-5*10²⁰cm^-3。

5.根據權利要求1所述的外延片，其特征在于，所述第一碳摻雜AlGaN層的厚度為0.5～1.0μm，所述第二碳摻雜AlGaN層的厚度為0.5～1.0μm，所述第三碳摻雜AlGaN層的厚度為300～600nm。

6.根據權利要求1所述的外延片，其特征在于，所述Si襯底與所述AlN成核層之間還設有預鋪Al層，所述預鋪Al層厚度為1～5nm。

7.一種外延片生長方法，用于生長權利要求1至6中任一項所述的外延片，其特征在于，所述方法包括：

提供Si襯底，在所述Si襯底上進行預鋪Al層；

在所述預鋪Al層上依次生長AlN成核層、第一碳摻雜AlGaN層、第二碳摻雜AlGaN層、第三碳摻雜AlGaN層、GaN溝道層、AlN插入層、AlGaN勢壘層以及GaN蓋帽層。

8.根據權利要求7所述的外延片的生長方法，其特征在于，所述在所述預鋪Al層上依次生長AlN成核層、第一碳摻雜AlGaN層、第二碳摻雜AlGaN層、第三碳摻雜AlGaN層、GaN溝道層、AlN插入層、AlGaN勢壘層以及GaN蓋帽層的步驟中，所述第一碳摻雜AlGaN層和所述第二碳摻雜AlGaN層生長溫度均為1000℃-1200℃，壓力均為40～70mbar，所述第三碳摻雜AlGaN層的生長溫度為1050℃-1150℃，壓力為150～250mbar。

9.根據權利要求7所述的外延片生長方法，其特征在于，所述提供Si襯底，在所述Si襯底上進行預鋪Al層的步驟之前還包括：

在腔體溫度為1000～1200℃，腔體壓力為50～150mbar，H₂氣氛下高溫處理5～10min，對所述Si襯底進行去氧化處理。

10.一種高電子遷移率晶體管，其特征在于，包括權利要求1至6中任一項所述的外延片。