[發明專利]一種硅基高電子遷移率晶體管及其制備方法

在審

• 申請號: 202210295895.0
• 申請日: 2022-03-24
• 公開（公告）號: CN114709261A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 胡加輝;劉春楊;呂蒙普;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;C30B25/18;C30B29/40;H01L21/335;H01L29/10;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: 劉紅偉

本發明公開了一種硅基高電子遷移率晶體管及其制備方法，涉及半導體工藝技術領域，該硅基高電子遷移率晶體管包括：襯底；所述襯底上依次設有AlN成核層、高阻緩沖層、溝道層、AlN插入層、AlGaN勢壘層及GaN蓋帽層；其中，所述AlN成核層包括粗化處理后的第一高溫AlN成核層及第二高溫AlN成核層，所述第一高溫AlN成核層設于所述襯底上。第一高溫AlN成核層能有效的阻擋襯底中的雜質，對第一高溫AlN成核層進行表面粗化處理，能釋放襯底與外延層之間的應力，在粗化處理后的第一高溫AlN成核層上設有第二高溫AlN成核層，能進一步釋放第一高溫AlN成核層積累的應力，本發明能夠解決現有技術中硅襯底的硼原子擴散至外延層，硅襯底與外延層之間存在較大應力，導致外延層晶體質量下降的技術問題。

技術領域

本發明涉及半導體工藝技術領域，具體涉及一種硅基高電子遷移率晶體管及其制備方法。

背景技術

隨著半導體工藝及技術的發展，高電子遷移率晶體管(High electron mobilitytransistor,HEMT)廣受歡迎，被廣泛應用于移動電話、衛星電視及雷達中，其中，高電子遷移率晶體管為兩種具有不同能隙的材料形成異質結，為載流子提供溝道。氮化鎵(GaN)基材料具有禁帶寬度大、電子飽和漂移速度達、化學穩定好、抗輻射耐高溫、易形成異質結等優勢，為制造高電子遷移率晶體管結構的首選材料。GaN基異質結構具有很高的載流子濃度和電子遷移率，其導通電阻小，并且禁帶寬度的優勢使得其能夠承受很高的工作電壓。因此，GaN基高電子遷移率晶體管適用于高溫高頻大功率器件、低損耗率開關器件等應用領域。

目前比較常見的GaN基高電子遷移率晶體管通常采用硅(Si)作為生長GaN的襯底材料，由于Si襯底導熱性好，可實現大尺寸外延，特別是6寸、8寸及12寸外延片，可降低生產成本，具有極大的市場競爭力。在高電子遷移率晶體器件制造過程中，為了提高導電能力、降低硅襯底的壓降及能耗，大多選用硼(B)摻雜的P型Si襯底，但是，由于B原子半徑比Si原子半徑小，在高溫作用下B原子很容易擴散至外延層，導致外延層晶體質量下降，于此同時，襯底中的B原子的濃度下降，原子晶格變化劇烈，出現晶格失配，失配產生的應力容易在Si襯底與外延層界面釋放，伴隨外延層貫穿，使得器件的漏電流增大。除此之外，Si襯底與GaN外延層之間存在較大的晶格失配，Si襯底與GaN外延層的界面會存在較大的應力，該應力會貫穿及延伸至整個外延層，從而影響外延層的晶體質量。

因此，現有的硅基高電子遷移率晶體管普遍存在硅襯底的硼原子擴散至外延層，硅襯底與外延層之間存在較大應力，導致外延層晶體質量下降的技術問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種硅基高電子遷移率晶體管及旋涂方法，旨在解決現有技術中硅襯底的硼原子擴散至外延層，硅襯底與外延層之間存在較大應力，導致外延層晶體質量下降的技術問題。

本發明的一方面在于提供一種硅基高電子遷移率晶體管，所述硅基高電子遷移率晶體管包括：

襯底；

在所述襯底上依次設有AlN成核層、高阻緩沖層、溝道層、AlN插入層、AlGaN勢壘層及GaN蓋帽層；

其中，AlN成核層包括粗化處理后的第一高溫AlN成核層及第二高溫AlN成核層，所述第一高溫AlN成核層設于所述襯底上。