一种基于衬底背面GeSnSi外延层的硅基AlGaN/GaN HEMT及制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113964034A(43)申请公布日2022.01.21(21)申请号202111006450.8(22)申请日2021.08.30(71)申请人西安电子科技大学地址710000陕西省西安市雁塔区太白南路2号(72)发明人张雅超马金榜李一帆姚一昕张进成马佩军马晓华郝跃(74)专利代理机构西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)61230代理人刘长春(51)Int.Cl.H01L21/335(2006.01)H01L21/02(2006.01)H01L29/778(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种基于衬底背面GeSnSi外延层的硅基AlGaN/GaNHEMT及制备方法(57)摘要本发明涉及一种基于衬底背面GeSnSi外延层的硅基AlGaN/GaNHEMT及制备方法，该制备方法包括步骤：S1、在Si衬底的背面生长至少一层GeSnSi外延层；S2、在所述Si衬底的正面依次生长AlN成核层、AlGaN阶变层、GaN缓冲层和AlGaN势垒层，形成硅基AlGaN/GaNHEMT器件；S3、对所述硅基AlGaN/GaNHEMT器件进行降温处理。该制备方法在Si衬底的背面设置至少一层GeSnSi外延层，GeSnSi的热膨胀系数比Si大，当生长完AlGaN/GaNHEMT器件进行降温的过程中，由于GeSnSi的热膨胀系数更大，会在衬底中引入一定的压缩应力，对于硅基AlGaN/GaNHEMT器件中的拉伸应力起到一定的抵消作用，从而达到降低翘曲的目的，提高材料的成品率。CN113964034ACN113964034A权利要求书1/2页1.一种基于衬底背面GeSnSi外延层的硅基AlGaN/GaNHEMT的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1、在Si衬底(1)的背面生长至少一层GeSnSi外延层；S2、在所述Si衬底(1)的正面依次生长AlN成核层(3)、AlGaN阶变层(4)、GaN缓冲层(5)和AlGaN势垒层(6)，形成硅基AlGaN/GaNHEMT器件；S3、对所述硅基AlGaN/GaNHEMT器件进行降温处理。2.根据权利要求1所述的衬底背面GeSnSi外延层的硅基AlGaN/GaNHEMT的制备方法，其特征在于，步骤S1包括步骤：S11、在所述Si衬底(1)的背面生长第一GeSnSi外延层(71)；S12、在所述第一GeSnSi外延层(71)的背面生长第二GeSnSi外延层(72)。3.根据权利要求2所述的基于衬底背面GeSnSi外延层的硅基AlGaN/GaNHEMT的制备方法，其特征在于，所述第一GeSnSi外延层(71)中Ge组分质量分数小于所述第二GeSnSi外延层(72)中Ge组分质量分数，且所述第一GeSnSi外延层(71)中Sn组分质量分数小于所述第二GeSnSi外延层(72)中Sn组分质量分数。4.根据权利要求2所述的基于衬底背面GeSnSi外延层的硅基AlGaN/GaNHEMT的制备方法，其特征在于，步骤S11包括：利用气相沉积法，首先在反应室温度为690‑710℃的条件下通入Si源、Ge源，然后在反应室温度为100‑400℃的条件下通入Sn源，在所述Si衬底(1)的背面生长厚度为1.0‑1.4μm的GeSnSi，其中，Si组分质量分数为0.98，Ge组分质量分数为0.015，Sn组分质量分数为0.005，形成所述第一GeSnSi外延层(71)。5.根据权利要求2所述的基于衬底背面GeSnSi外延层的硅基AlGaN/GaNHEMT的制备方法，其特征在于，步骤S12包括：利用气相沉积法，首先在反应室温度为690‑710℃的条件下通入Si源、Ge源，然后在反应室温度为100‑400℃的条件下通入Sn源，在所述第一GeSnSi外延层(71)的背面生长厚度为1.0‑1.4μm的GeSnSi，其中，Si组分质量分数为0.96，Ge组分质量分数为0.03，Sn组分质量分数为0.01，形成所述第二GeSnSi外延层(72)。6.根据权利要求1所述的基于衬底背面GeSnSi外延层的硅基AlGaN/GaNHEMT的制备方法，其特征在于，步骤S2包括：利用金属有机化合物化学气相沉淀法，在所述Si衬底(1)的正面依次生长AlN成核层(3)、AlGaN阶变层(4)、GaN缓冲层(5)和AlGaN势垒层(6)，形成硅基AlGaN/GaNHEMT器件。7.根据权利要求6所述的基于衬底背面GeSnSi外延层的硅基AlGaN/GaNHEMT的制备方法，其特征在于，步骤S3包括：在金属有机化合物化学气相沉淀设备中将所述硅基AlGaN/GaNHEMT器件降温到室温。8.根据权利要求1所述的基于衬底背面GeSnSi外延层的硅基AlGaN/GaNH