[发明专利]一种在硅衬底上制备高电子迁移率场效应晶体管的方法

权利要求书

1.一种在硅衬底上制备高电子迁移率场效应晶体管的方法，包括以下步骤：

S1，在金属有机化合物气相外延反应室中，在氢气气氛下，在Si衬底上，温度980℃～1200℃下，反应室压力60torr-100torr,通入TMAl作为III族源，NH₃作为V族源，生长0.1～0.5微米厚的AlN成核层；

S2，在AlN成核层上，保持温度1050℃～1200℃下，反应室压力60torr-100torr,通入TMAl和TMGa作为III族源，NH₃作为V族源，生长0.25～0.5微米厚的AlyGa_1-yN应力释放层，该AlyGa_1-yN应力释放层中的Al组分为固定组分，其中y的取值范围：20%～30%；

S3，在AlyGa_1-yN应力释放层上，氢气气氛下，温度为1040℃～1200℃下,通入TMGa作为III族源，NH₃作为V族源生长0.2～0.5微米厚的GaN外延层；

S4，采用低压化学气相沉积法在GaN外延层上生长四组碳纳米管，先铺设排列方向平行于GaN外延层[1-100]方向的第一组碳纳米管形成第一组碳纳米管掩膜，然后采用选区外延方法生长0.2微米厚的AlyGa_1-yN合并层，在该AlyGa_1-yN合并层上铺设排列方向和第一组碳纳米管成45度夹角第二组碳纳米管形成第二组碳纳米管掩膜，然后生长0.4微米厚的AlyGa_1-yN合并层，在该AlyGa_1-yN合并层上铺设排列方向和第一组碳纳米管成90度夹角的第三组碳纳米管形成第三组碳纳米管掩膜，然后生长0.4微米厚的AlyGa_1-yN合并层,在该AlyGa_1-yN合并层上铺设排列方向和第一组碳纳米管成135度夹角的第四组碳纳米管形成第四组碳纳米管掩膜，接着再生长0.5微米厚的AlyGa_1-yN合并层，从而形成在GaN外延层不同厚度处分别插入四组成固定角度交叉排列的碳纳米管结构；

S5，在氢气气氛下，在1040℃～1200℃下,反应室压力75～100torr,通入TMGa作为III族源，NH₃作为V族源生长1-1.5微米厚的GaN合并层；

S6，在氢气气氛下，在1050℃～1200℃下,通入TMGa、TMAl作为III族源，NH₃作为V族源生长不掺杂的25nm厚的AlyGa_1-yN势垒层。

2.根据权利要求1所述的在硅衬底上制备高电子迁移率场效应晶体管的方法，其特征在于，所述步骤S4中，第一组碳纳米管上生长的AlyGa_1-yN合并层、第二组碳纳米管上生长的AlyGa_1-yN合并层、第三组碳纳米管上生长的AlyGa_1-yN合并层和第四组碳纳米管上生长的AlyGa_1-yN合并层中的Al组分按照从第一组到第四组的先后顺序阶梯式减小，AlyGa_1-yN合并层的厚度阶梯式增加。

3.根据权利要求2所述的在硅衬底上制备高电子迁移率场效应晶体管的方法，其特征在于，所述第一组碳纳米管上生长的AlyGa_1-yN合并层为Al_0.04Ga_0.96N合并层，第二组碳纳米管上生长的AlyGa_1-yN合并层为Al_0.03Ga_0.97N合并层，第三组碳纳米管上生长的AlyGa_1-yN合并层为Al_0.02Ga_0.98N合并层，第四组碳纳米管上生长的AlyGa_1-yN合并层为Al_0.01Ga_0.99N合并层。