硅基衬底高电子迁移率晶体管外延片制备方法技术

本公开提供了一种硅基衬底高电子迁移率晶体管外延片制备方法，属于半导体器件技术领域。用氢气对硅基衬底上的表面进行去氧化物处理，避免氧作为杂质进入AlN成核层影响AlN成核层的质量，提高质量。向反应腔通入硅源处理硅基衬底的表面，直径较小的Si原子可以对凹坑起到填充作用，提高平整度。向反应腔通入氨气处理硅基衬底的表面并生成SiN薄膜，保证硅基衬底上生长的薄层的平整度的同时，SiN薄膜为AlN成核层提供良好的生长基础，可以有效提高硅基衬底上生长的薄层的平整度并减小后续生长的外延结构中的杂质，提高最终得到的HEMT外延片的平整度、均匀性与晶体质量。均匀性与晶体质量。均匀性与晶体质量。

【技术实现步骤摘要】
硅基衬底高电子迁移率晶体管外延片制备方法


[0001]本公开涉及到了半导体器件
，特别涉及到一种硅基衬底高电子迁移率晶体管外延片制备方法。

技术介绍

[0002]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成核层、AlAlN成核层、GaN沟道层、AlGaN势垒层与GaN盖层。
[0003]由于硅基衬底具有相对较好的导热性，因此常采用硅基衬底进行HEMT外延片的生长。但硅基衬底的表面的自然氧化物，例如氧化硅在高温生长的过程中容易分解出氧原子，氧原子扩散至AlN成核层的内部成为杂质并影响AlN成核层的平整度，影响后续外延层的均匀性。

技术实现思路

[0004]本公开实施例提供了一种硅基衬底高电子迁移率晶体管外延片制备方法，可以提高硅基衬底高电子迁移率晶体管的表面均匀性与质量。所述技术方案如下：
[0005]本公开实施例提供了一种高电子迁移率晶体管外延片，所述高电子迁移率晶体管外延片的制备方法包括：
[0006]提供一硅基衬底；
[0007]使用氢气对所述硅基衬底的表面进行去氧化物处理；
[0008]向反应腔通入硅源处理所述硅基衬底的表面；
[0009]向所述反应腔通入氨气处理所述硅基衬底的表面并生成SiN薄膜；
[0010]在所述SiN薄膜上依次生长AlN成核层、AlAlN成核层、GaN沟道层、AlGaN势垒层及GaN盖帽层。
[0011]可选地，所述向反应腔通入硅源处理所述硅基衬底的表面，包括：
[0012]向所述反应腔通入5～10min的硅源处理所述硅基衬底的表面。
[0013]可选地，所述向反应腔通入硅源处理所述硅基衬底的表面，包括：
[0014]向所述反应腔通入流量为50～200sccm的硅源处理所述硅基衬底的表面。
[0015]可选地，在温度为900～1100℃的条件下向反应腔通入硅源处理所述硅基衬底的表面。
[0016]可选地，所述向所述反应腔通入氨气处理所述硅基衬底的表面并生成SiN薄膜，包括：
[0017]向所述反应腔通入1～2min的氨气处理所述硅基衬底的表面并生成SiN薄膜。
[0018]可选地，所述向所述反应腔通入氨气处理所述硅基衬底的表面并生成SiN薄膜，包括：
[0019]向所述反应腔通入流量为100～500sccm的氨气处理所述硅基衬底的表面并生成SiN薄膜。
[0020]可选地，所述向所述反应腔通入氨气处理所述硅基衬底的表面并生成SiN薄膜，包括：
[0021]在温度为900～1000℃的条件下向所述反应腔通入氨气处理所述硅基衬底的表面并生成SiN薄膜。
[0022]可选地，向所述反应腔通入氨气处理所述硅基衬底的表面并生成SiN薄膜之后，在所述SiN薄膜上依次生长AlN成核层之前，所述制备方法还包括：
[0023]向所述反应腔预通入Al源以在所述SiN薄膜上层铺Al原子层。
[0024]可选地，在温度为1000～1100℃的条件下向所述反应腔预通入10s～100s的流量为50～200sccm的Al源，以在所述SiN薄膜上层铺Al原子层。
[0025]可选地，所述Al原子层的厚度为1～5nm。
[0026]本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0027]先用氢气对硅基衬底上的表面进行去氧化物处理，可以去除硅基衬底的表面的氧化物，避免氧作为杂质进入AlN成核层影响AlN成核层的质量，可提高后续生长的HEMT外延片的质量。由于氢气对硅基衬底上的表面进行去氧化物处理之后，硅基衬底的表面会形成微小的凹坑，因此向反应腔通入硅源处理硅基衬底的表面，与硅基衬底同源的硅源可以提供Si原子，直径较小的Si原子可以对凹坑起到填充作用，进一步提高硅基衬底的表面平整度。再向反应腔通入氨气处理硅基衬底的表面并生成SiN薄膜，可以使需要生长AlN成核层的表面处于膜层状态而不是散乱的具有多个独立原子岛的状态，保证硅基衬底上生长的薄层的平整度，SiN薄膜也为AlN成核层提供良好的生长基础，有效提高硅基衬底上生长的薄层的平整度并减小后续生长的外延结构中的杂质，提高最终得到的HEMT外延片的平整度、均匀性与晶体质量。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本公开实施例提供的一种硅基衬底高电子迁移率晶体管外延片制备方法流程图；
[0030]图2是本公开实施例提供的一种高电子迁移率晶体管外延片的结构示意图；
[0031]图3是本公开实施例提供的另一种硅基衬底高电子迁移率晶体管外延片制备方法流程图；
[0032]图4是本公开实施例提供的另一种高电子迁移率晶体管外延片的结构示意图。
具体实施方式
[0033]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
[0034]除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
[0035]图1是本公开实施例提供的一种硅基衬底高电子迁移率晶体管外延片制备方法流程图，如图1所示，本公开实施例提供了一种高电子迁移率晶体管外延片，高电子迁移率晶体管外延片的制备方法包括：
[0036]S101：提供一硅基衬底。
[0037]S102：使用氢气对硅基衬底的表面进行去氧化物处理。
[0038]S103：向反应腔通入硅源处理硅基衬底的表面。
[0039]S104：向反应腔通入氨气处理硅基衬底的表面并生成SiN薄膜。
[0040]S105：在SiN薄膜上依次生长AlN成核层、AlAlN成核层、GaN沟道层、AlGaN势垒层及GaN盖帽层。
[0041本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅基衬底高电子迁移率晶体管外延片的制备方法，其特征在于，所述高电子迁移率晶体管外延片的制备方法包括：提供一硅基衬底；使用氢气对所述硅基衬底的表面进行去氧化物处理；向反应腔通入硅源处理所述硅基衬底的表面；向所述反应腔通入氨气处理所述硅基衬底的表面并生成SiN薄膜；在所述SiN薄膜上依次生长AlN成核层、AlAlN成核层、GaN沟道层、AlGaN势垒层及GaN盖帽层。2.根据权利要求1所述的高电子迁移率晶体管外延片的制备方法，其特征在于，所述向反应腔通入硅源处理所述硅基衬底的表面，包括：向所述反应腔通入5～10min的硅源处理所述硅基衬底的表面。3.根据权利要求2所述的高电子迁移率晶体管外延片的制备方法，其特征在于，所述向反应腔通入硅源处理所述硅基衬底的表面，包括：向所述反应腔通入流量为50～200sccm的硅源处理所述硅基衬底的表面。4.根据权利要求1～3任一项所述的高电子迁移率晶体管外延片的制备方法，其特征在于，在温度为900～1100℃的条件下向反应腔通入硅源处理所述硅基衬底的表面。5.根据权利要求1～3任一项所述的高电子迁移率晶体管外延片的制备方法，其特征在于，所述向所述反应腔通入氨气处理所述硅基衬底的表面并生成SiN薄膜，包括：向所述反应腔通入1～2min的氨气处理所述硅基衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋媛媛，刘旺平，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：