一种硅基AlGaN/GaN HEMT器件及制备方法.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CN113948391A(43)申请公布日2022.01.18(21)申请号202111006444.2(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1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种硅基AlGaN/GaNHEMT器件及制备方法(57)摘要本发明涉及一种硅基AlGaN/GaNHEMT器件及制备方法，该制备方法包括步骤：S1、在Si衬底的背面生长至少一层SiGe外延层；S2、往反应室中通入三甲基铝和氨气，在目标温度和目标气体流量下对所述Si衬底的正面进行预处理；S3、在预处理后的所述Si衬底的正面依次外延生长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；S4、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SiGe外延层，SiGe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SiGe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。CN113948391ACN113948391A权利要求书1/1页1.一种硅基AlGaN/GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1、在Si衬底(1)的背面生长至少一层SiGe外延层；S2、往反应室中通入三甲基铝和氨气，在目标温度和目标气体流量下对所述Si衬底(1)的正面进行预处理；S3、在预处理后的所述Si衬底(1)的正面依次外延生长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；S4、对所述硅基AlGaN/GaNHEMT器件进行降温处理。2.根据权利要求1所述的硅基AlGaN/GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，随着SiGe外延层数量的增加，SiGe外延层中Ge组分质量分数逐渐增大。3.根据权利要求1所述的硅基AlGaN/GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，步骤S1包括：S11、在所述Si衬底(1)的背面生长第一SiGe外延层(71)；S12、在所述第一SiGe外延层(71)的背面生长第二SiGe外延层(72)。4.根据权利要求3所述的硅基AlGaN/GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，所述第一SiGe外延层(71)中Ge组分的质量分数为0.2‑0.3，所述第二SiGe外延层(72)中Ge组分的质量分数为0.4‑0.5。5.根据权利要求1所述的硅基AlGaN/GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，所述目标温度为1200℃。6.根据权利要求1所述的硅基AlGaN/GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，所述三甲基铝的目标气体流量为180‑190sccm。7.根据权利要求1所述的硅基AlGaN/GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，所述氨气的目标气体流量为1300‑1400sccm。8.根据权利要求1所述的硅基AlGaN/GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，步骤S2和步骤S3之间还包括步骤：在所述Si衬底(1)的正面制备预铺铝层(2)。9.根据权利要求8所述的硅基AlGaN/GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，所述预铺铝层(2)的制备条件为：反应室温度为1080‑1090℃、三甲基铝流量为10‑30sccm，制备得到的所述预铺铝(2)的厚度小于10nm。10.一种硅基AlGaN/GaNHEMT器件，其特征在于，由如上述权利要求1～9任一项所述的制备方法制得。2CN113948391A说明书1/6页一种硅基AlGaN/GaNHEMT器件及制备方法技术领域[0001]本发明属于半导体材料技术领域，具体涉及一种硅基AlGaN/GaNHEMT器件及制备方法。背景技术[0002]GaN作为第三代宽禁带半导体材料的典型代表，由于其禁带宽度较大(3.4ev)、大的击穿电场强度、抗辐射能力强等优势，被广泛应用于射频器件、发光二极管和功率电子器件中。AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(HighElectronMobilityTransistor，HEMT)作为常用的GaN结构，由于具有高的二维电子气迁移率、二维电子气密度而被广