[发明专利]用于族IIIA-N装置的非蚀刻性气体冷却外延堆叠

权利要求书

1.一种制造族IIIA-N晶体管的方法，其包括：

在沉积系统的沉积腔室中在衬底上以第一温度沉积至少第一族IIIA-N缓冲层，以及

在所述沉积系统的所述沉积腔室中在所述第一族IIIA-N缓冲层上以小于或等于所述第一温度的第二温度沉积至少一个族IIIA-N表面顶盖层，接着使用冷却工艺冷却所述衬底，所述冷却工艺将气体混合物提供到所述沉积腔室，直到冷却温度，在所述冷却温度处所述沉积腔室被排放，所述气体混合物包含NH₃及至少一种其它气体，所述至少一种其它气体包含按体积计至多40％的H₂，其中所述气体混合物在所述沉积腔室中提供相对于所述顶盖层为非蚀刻性的环境，以使得在所述顶盖层的表面处：(i)均方根rms粗糙度且(ii)大于2nm深的凹点的凹点密度小于每平方μm10个凹点，其中平均凹点直径小于0.05μm；

在所述族IIIA-N表面顶盖层上形成栅极介电层；

在所述栅极介电层上形成金属栅极电极；以及

形成具有到所述族IIIA-N表面顶盖层的源极触点的源极以及具有到所述族IIIA-N表面顶盖层的漏极触点的漏极。

2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在沉积所述第一族IIIA-N缓冲层后，在沉积所述族IIIA-N顶盖层之前，使用所述冷却工艺将所述衬底从所述第一温度冷却到顶盖层沉积温度。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述沉积系统包括金属有机化学气相沉积MOCVD系统、分子束外延MBE系统，或氢化物气相外延HVPE系统。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述族IIIA-N顶盖层的厚度范围为3nm至50nm之间。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一族IIIA-N缓冲层和所述族IIIA-N表面顶盖层均包括GaN或AlGaN。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述衬底包括蓝宝石、硅或碳化硅SiC。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体混合物由N₂和NH₃构成。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述气体混合物不包括H₂。

9.一种制造族IIIA-N晶体管的方法，其包括：

在沉积系统的沉积腔室中在衬底上以第一温度沉积族IIIA-N缓冲层，以及

使用包含NH₃以及至少一种其它气体的气体混合物将所述衬底冷却到小于或等于所述第一温度的温度，使得所述沉积腔室中的环境相对于所述族IIIA-N缓冲层是非蚀刻性的；以及

在所述沉积系统的所述沉积腔室中在所述族IIIA-N缓冲层上沉积族IIIA-N顶盖层，接着使用冷却工艺冷却到小于或等于550℃，直到所述沉积腔室被排放，所述冷却工艺利用供应到所述沉积腔室的包含N₂和NH₃的气体混合物；

在所述族IIIA-N表面顶盖层上形成栅极介电层；

在所述栅极介电层上形成金属栅极电极；以及

形成具有到所述族IIIA-N表面顶盖层的源极触点的源极以及具有到所述族IIIA-N表面顶盖层的漏极触点的漏极。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述沉积系统包括金属有机化学气相沉积MOCVD系统、分子束外延MBE系统，或氢化物气相外延HVPE系统。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述族IIIA-N顶盖层的厚度为3nm至50nm。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述衬底是硅衬底。