[发明专利]氮化镓外延片的钝化方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓外延片的钝化方法，涉及半导体技术领域。该方法包括以下步骤：在衬底上生长氮化镓外延层；在所述氮化镓外延层上生长势垒层；在所述势垒层上沉积铝原子；将所述氮化镓外延片暴露在空气中，以使得所述氮化镓外延片在空气中氧化形成氧化层作为钝化层。本发明能够改善材料的表面态，有效地抑制电流崩塌现象，并且钝化保护层通过在空气中自然氧化生成，不需要额外的设备，制备方法简单。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种氮化镓外延片的钝化方法。

背景技术

氮化镓（GaN）材料由于具有宽的禁带宽度、高电子速度等特点，在光电子和微电子领域发展前景十分广阔。氮化镓异质结场效应晶体管由于氮化镓异质结材料存在着因晶体缺陷引起的表面态，在高场应力中，异质结材料表面的电子陷阱会俘获高场下产生的热电子，材料表面聚集的电子会产生耗尽作用,使器件的饱和电流、跨导等参数恶化。材料表面态的存在会使器件在高频大功率应用时产生电流崩塌现象，使器件的性能退化。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种氮化镓外延片的钝化方法，以解决现有技术中由于氮化镓异质结材料表面存在表面态导致氮化镓器件的性能退化的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种氮化镓外延片的钝化方法，包括以下步骤：

在衬底上生长氮化镓外延层；

在所述氮化镓外延层上生长势垒层；

在所述势垒层上沉积铝原子；

将所述氮化镓外延片暴露在空气中，以使得所述氮化镓外延片在空气中氧化形成氧化层作为钝化层。

在第一种可能的实现方式中，所述在衬底上生长氮化镓外延层，具体包括：

通过载气向反应室通入镓源和氮源；

通过金属有机化合物化学气相沉积在衬底上外延生长氮化镓外延层。

结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述镓源为三甲基镓或三乙基镓，所述氮源为氨气。

在第三种可能的实现方式中，所述势垒层为AlGaN势垒层；所述在所述氮化镓外延层上生长势垒层，具体包括：

通过载气向反应室通入氮源、镓源和铝源；

通过金属有机化合物化学气相沉积在所述氮化镓外延层上外延生长AlGaN势垒层。

结合第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述氮源为氨气，所述镓源为三甲基镓或三乙基镓，所述铝源为三甲基铝。

结合第三种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述AlGaN势垒层的生长温度为400℃至1350℃。

结合第三种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述在所述势垒层上沉积铝原子，具体包括：

关掉通入所述反应室的氮源和镓源，通过载气在所述反应室通入铝源；其中，所述铝源为三甲基铝；

通过金属有机化合物化学气相沉积在所述AlGaN势垒层上沉积铝原子。

结合第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述铝原子的沉积温度为300℃至1600℃。

结合第一种至第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述载气为氢气或氮气。

结合第六种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述将所述氮化镓外延片暴露在空气中，以使得所述氮化镓外延片在空气中氧化形成氧化层作为钝化层，具体包括：