[发明专利]提高高电子迁移率晶体管外延片的质量的制备方法

说明书

本公开提供了一种提高高电子迁移率晶体管外延片的质量的制备方法，属于半导体器件技术领域。在衬底上依次生长第一AlN层与第二AlN层，第二AlN层的生长温度比第一AlN层的生长温度高100～300℃，释放应力提高质量。生长第二AlN层的过程中，用Ar作为载气生长，促进Al原子的平面移动，提高生长均匀度。对生长第二AlN层过程中形成的AlN膜层，高温条件下H₂处理降低位错，第二AlN层的质量提高，在第一AlN层与第二AlN层与生长的AlGaN缓冲层的质量也会得到提高，底层结构的质量提高可以提高最终在底层结构上延续生长得到的高电子迁移率晶体管外延片的质量。

技术领域

本公开涉及到了半导体器件技术领域，特别涉及到一种提高高电子迁移率晶体管外延片的质量的制备方法。

背景技术

HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)是一种异质结场效应晶体管，其广泛应用于各种电器内。HEMT外延片是制备HEMT器件的基础，HEMT外延片包括衬底与依次层叠在衬底上的AlN层、AlGaN缓冲层、GaN沟道层、AlGaN势垒层与GaN盖层。

AlN层在衬底上进行生长时，由于Al原子具有较高的表面黏附系数，因此，在AlN层或高Al组分的AlGaN层生长过程中Al原子的表面迁移能力比较弱，如果Al原子没有足够的能量迁移至台阶或扭折等能量最低的成核位置，则会在初始位置作为成核点，并且会成长为岛，形成三维生长模式。在岛状生长过程中，岛周围会产生高密度的位错和晶粒界面等缺陷。继续生长并合并的相邻的两个三维岛屿会产生张应力，可能导致外延层表面粗错甚至产生裂纹。导致衬底上直接生长的AlN层及AlGaN缓冲层的质量较差，底层质量较差会导致最终得到的高电子迁移率晶体管外延片的质量。

发明内容

本公开实施例提供了一种提高高电子迁移率晶体管外延片的质量的制备方法，可以提高AlN层与AlGaN缓冲层的晶体质量以提高高电子迁移率晶体管外延片的质量。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种高电子迁移率晶体管外延片，所述提高高电子迁移率晶体管外延片的质量的制备方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次生长第一AlN层与第二AlN层，所述第二AlN层的生长温度比所述第一AlN层的生长温度高100～300℃；

在所述第二AlN层上依次生长AlGaN缓冲层、GaN沟道层、AlGaN势垒层及GaN盖帽层；

生长所述第二AlN层，包括：

以氩气作为载气向反应腔通入Al源与反应气体以生长AlN膜层；

关闭Al源与反应气体；

在温度为1050～1250℃的条件下向所述反应腔通入氢气处理所述AlN膜层；

重复以上步骤直至得到所述第二AlN层。

可选地，每个所述AlN膜层的厚度为5～10nm。

可选地，在温度为1050～1250℃的条件下向所述反应腔通入氢气处理所述AlN膜层的时长为5～10s。

可选地，所述第二AlN层的厚度为100～200nm。

可选地，生长所述AlGaN缓冲层，包括：

以氩气作为载气向所述反应腔通入Al源、Ga源与反应气体以生长AlGaN膜层；

关闭Al源、Ga源与反应气体；

在温度为1050～1250℃的条件下向所述反应腔通入氢气处理所述AlGaN膜层；

重复以上步骤直至得到所述AlGaN层。