申请/专利权人：中国电子科技集团公司第五十五研究所

申请日：2023-12-19

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN117747413A

主分类号：H01L21/02

分类号：H01L21/02;C30B25/18;C30B25/16;C30B29/40;C30B29/66;C30B33/02;H01L21/335

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.09#实质审查的生效;2024.03.22#公开

摘要：本申请公开了一种薄外延层氮化镓高电子迁移率晶体管材料的外延方法，首先采用氨气脉冲与Al源流量调制的方法生长AlN，在反应腔通氨气时，通高流量三甲基铝，降低VIII比，改善氮化铝质量；反应腔不通氨气时，通低流量三甲基铝，增加Al原子迁移距离，改善氮化铝质量和表面形貌；其次在氮化镓生长初期，通过工艺调控使氮化镓呈现三维岛状生长模式，并对其退火，促进氮化镓岛间合并，湮灭晶格缺陷，释放失配应力，之后生长氮化镓平铺层，并再次退火，促使氮化镓进一步合并，转为准二维生长模式，最后生长沟道层和势垒层，获得氮化镓总厚度600nm以下的高电子迁移率晶体管材料。

主权项：1.一种薄外延层氮化镓高电子迁移率晶体管材料的外延方法，其特征在于，采包括以下步骤：第一步：取一单晶衬底，置于金属有机物化学气相沉积设备内的反应室基座上；第二步：通入氢气，设置反应室的压力为50～200torr，将衬底升温至1000～1100℃，烘烤衬底5～15分钟，去除衬底表面的粘污；第三步：通入3～10slm氨气，同时设置反应室的压力为50～150torr，升温至1100～1200℃，氮化衬底表面；第四步：采用氨气脉冲与铝源流量调制的方式生长第一层氮化铝，其中反应腔通入氨气时，通入高流量的三甲基铝，停止通入氨气时，通入低流量三甲基铝，生长厚度为8～25nm的氮化铝成核层；第五步：保持氢气流量不变，关闭三甲基铝，氨气流量升至10～100slm，同时温度降至1000～1050℃、压力升至150～500torr，通入三甲基镓，生长厚度为50～150nm的三维氮化镓岛状生长层；第六步：关闭三甲基镓，保持氢气和氨气流量不变，反应腔温度在1～10分钟内升温30～100℃，压力维持在150～500torr，对三维氮化镓岛状生长层进行退火，使氮化镓岛间合并，释放氮化镓应力，湮灭氮化镓中的晶格缺陷；第七步：保持氢气和氨气流量不变，反应腔温度设置为1000～1100℃，通入50～500sccm三甲基镓，生长50～150nm氮化镓平铺层；第八步：关闭三甲基镓，保持氨气流量、压力不变，温度在1-10分钟内升温30～100℃，对氮化镓平铺层进行退火，使氮化镓重结晶，促进氮化镓进一步合并成膜，后续氮化镓沟道层转为准二维层状生长模式；第九步：保持氨气流量、压力不变，温度设置为1000～1100℃，通入50～500sccm三甲基镓，继续生长50～400nm的氮化镓沟道层；第十步：在氮化镓沟道层上生长氮化铝插入层、铝镓氮势垒层和氮化镓帽层，形成异质结；第十一步：外延生长完成之后，关闭生长源，在氨气气氛中降温，最后取出氮化镓外延片。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种薄外延层氮化镓高电子迁移率晶体管材料的外延方法

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