一种外延片制备方法、外延片以及发光二极管技术

本发明专利技术提供一种外延片制备方法、外延片以及发光二极管，所述外延片制备方法包括提供衬底；在所述衬底上依次外延生长预铺层、成核层、高阻缓冲层以及沟道层；在所述沟道层上外延生长第一插入层，并在所述第一插入层生长完成后对所述第一插入层进行退火处理；在所述第一插入层上外延生长第二插入层，并在所述第二插入层生长完成后对所述第二插入层进行退火处理；在所述第二插入层上依次外延生长势垒层以及盖帽层；其中，所述第一插入层为Al层，所述第二插入层为AlN层。本发明专利技术解决了现有技术中的外延片二维电子气迁移率低的问题。延片二维电子气迁移率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种外延片制备方法、外延片以及发光二极管


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种外延片制备方法、外延片方法以及发光二极管。

技术介绍

[0002]作为第三代半导体材料，GaN基材料具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度达、化学稳定好、抗辐射耐高温、易形成异质结等优势，成为制造高温、高频、大功率、抗辐射高电子迁移率晶体管(HEMT)结构的首选材料。并且由于GaN 基异质结构具有很高的载流子浓度和电子迁移率，其导通电阻小，并且禁带宽度的优势使得其能够承受很高的工作电压。因此，GaN基HEMT也被广泛应用于高温高频大功率器件、低损耗率开关器件等应用领域。
[0003]由于Si衬底的导热性好，可实现大尺寸外延，特别是6寸、8寸和12寸外延片，可降低生产成本，具有极大的市场竞争力，因此，通常被用来外延生长 GaN薄膜。而HTME器件的性能很大程度上依赖于其外延层晶体质量和二维电子气的迁移率，二维电子气迁移率的快慢对器件的导通电阻、功耗、电流承载能力、开关转换速度和截止频率都有着较大的影响。因此，如何制备出高电子迁移率的晶体管成为了各大厂商研究的重难点。
[0004]现有技术中，通过在GaN沟道层与AlGaN势垒层之间设置AlN插入层，以提高GaN沟道层与AlGaN势垒层界面的晶体质量，从而提高二维电子气的迁移率，然而，AlN插入层直接生长在GaN沟道层上受到的张应力比较大，而且 Al原子在GaN层上的横向迁移能力比较弱，导致AlN插入层的晶体质量和表面平整度不好，对后续的AlGaN势垒层还是会有影响，虽然外延片的二维电子气的迁移率有所提高，但二维电子气的迁移率依然比较低下。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种外延片制备方法、外延片以及发光二极管，旨在解决现有技术中的外延片的二维电子气的迁移率低的问题。
[0006]本专利技术实施例是这样实现的：
[0007]一种外延片制备方法，所述制备方法包括；
[0008]提供衬底；
[0009]在所述衬底上依次外延生长预铺层、成核层、高阻缓冲层以及沟道层；
[0010]在所述沟道层上外延生长第一插入层，并在所述第一插入层生长完成后对所述第一插入层进行退火处理；
[0011]在所述第一插入层上外延生长第二插入层，并在所述第二插入层生长完成后对所述第二插入层进行退火处理；
[0012]在所述第二插入层上依次外延生长势垒层以及盖帽层；
[0013]其中，所述第一插入层为Al层，所述第二插入层为AlN层。
[0014]进一步的，上述外延片制备方法，其中，第一插入层的退火时间为2～3min，第一插入层的退火温度为750～900℃。
[0015]进一步的，上述外延片制备方法，其中，第二插入层的退火时间为1～2min，第二插入层的退火温度为900～1000℃。
[0016]进一步的，上述外延片制备方法，其中，所述第一插入层的生长厚度为 0.5～1nm。
[0017]进一步的，上述外延片制备方法，其中，所述第二插入层的生长厚度为 0.5～1nm。
[0018]进一步的，上述外延片制备方法，其中，第一插入层的生长温度为 750～900℃，第一插入层的生长压力为40～70mbar。
[0019]进一步的，上述外延片制备方法，其中，第二插入层的生长温度为 900～1050℃，第二插入层的生长压力为40～70mbar。
[0020]本专利技术的另一个目的在于提供一种外延片，该外延片由上述任一项所述的外延片制备方法制备得到，所述外延片包括：
[0021]衬底，依次层叠于所述衬底上的预铺层、成核层、高阻缓冲层、沟道层、第一插入层、第二插入层、长势垒层以及盖帽层；
[0022]其中，所述第一插入层为Al层，所述第二插入层为AlN层。
[0023]根据上述技术方案的一方面，所述成核层为AlN层，所述高阻缓冲层和所述势垒层均为AlGaN层，所述高阻缓冲层和所述沟道层均为GaN层。
[0024]本专利技术的另一个目的在于提供一种发光二极管，包括上述任一项所述的外延片。
[0025]本专利技术通过沟道层上先生长第一插入层，即Al层，并对其退火处理，使 Al层中的Al充分扩散，以在沟道层上铺上一层均匀的Al薄膜，再生长第二插入层，即AlN层，并对其进行退火处理，在Al层上生长AlN层时，Al原子的横向迁移能力大大提高，而且受到的应力也大幅减小，提高了AlN插入层的晶体质量和表面平整度，从而使得沟道层与势垒层之间具有更好的界面质量，进一步降低了界面粗糙度散射，进而提高了二维电子气的迁移率，解决了现有技术中的外延片的二维电子气的迁移率低的问题。
具体实施方式
[0026]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0027]此外，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的一者”连接的项目的列表可意味着所列项目中的任一者。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A 及B中的一者”意味着仅A或仅B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的一者”意味着仅A；仅B；或仅C。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。在具体实施方式及权利要求书中，由术语“中的至少一者”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”或“A或B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及 C，那么短语“A、B及C中的至少一者”或“A、B或C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B(排除C)；A及C(排除B)；B及C(排除A)；或A、B及C的全部。项目A可包含单个元件或多个元件。项目B可包含单个元件或多个元件。项目C可包含单个元件或多个元件。
[0028]本专利技术针对目前的外延片二维电子迁移率低下的问题，提出了一种外延片的制备方法、外延片以及发光二极管，其中，该外延片包括衬底，依次层叠于衬底上的预铺层、成核层、高阻缓冲层、沟道层、第一插入层、第二插入层、势垒层以及盖帽层；具体的，第一插入层为Al层，第二插入层为AlN层。
[0029]在本专利技术一些可选的实施例当中，优选的，衬底采用Si衬底，成核层为AlN 层，高阻缓冲层和势垒层均为AlGaN层，高阻缓冲层和沟道层均为GaN层。
[0030]本专利技术提出的外延片制备方法，用于制备上述的外延片，该制备方法包括：
[0031]提供衬底；
[0032]在所述衬底上依次外延生长预铺层、成核层、高阻缓冲层以及沟道层；
[0033]在所述沟道层上外延生长第一插入层，并在所述第一插本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外延片制备方法，其特征在于，所述制备方法包括；提供衬底；在所述衬底上依次外延生长预铺层、成核层、高阻缓冲层以及沟道层；在所述沟道层上外延生长第一插入层，并在所述第一插入层生长完成后对所述第一插入层进行退火处理；在所述第一插入层上外延生长第二插入层，并在所述第二插入层生长完成后对所述第二插入层进行退火处理；在所述第二插入层上依次外延生长势垒层以及盖帽层；其中，所述第一插入层为Al层，所述第二插入层为AlN层。2.根据权利要求1所述的外延片制备方法，其特征在于，第一插入层的退火时间为2～3min，第一插入层的退火温度为750～900℃。3.根据权利要求1所述的外延片制备方法，其特征在于，第二插入层的退火时间为1～2min，第二插入层的退火温度为900～1000℃。4.根据权利要求1所述的外延片制备方法，其特征在于，所述第一插入层的生长厚度为0.5～1nm。5.根据权利要求1所述的外延片制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春杨，胡加辉，吕蒙普，金从龙，
申请(专利权)人：江西兆驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：