[发明专利]一种HEMT外延结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种HEMT外延结构及其制备方法，属于半导体光电技术领域。将AlGaN缓冲层设置为包括AlGaN底层结构与设置在AlGaN底层结构上的多个圆柱形凸起。而GaN层在AlGaN底层结构上逐渐生长时，GaN层与多个圆柱形凸起的外壁之间存在界面。传统方法中GaN层在生长时产生的位错均会朝向GaN层与AlGaN势垒层的界面处移动，而GaN层与圆柱形凸起之间的界面使GaN层在生长过程中形成的部分位错缺陷会移动至GaN层与多圆柱形凸起之间的界面处。这一部分位错缺陷不会移动至GaN层与AlGaN势垒层的界面处的位错缺陷，相对减少了移动至GaN层与AlGaN势垒层的界面处的位错缺陷，提高了GaN层会与AlGaN势垒层相接处的表面质量，GaN层上生长的AlGaN势垒层的质量较好，使最终得到的HEMT的质量得到提高。

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，特别涉及一种HEMT外延结构及其制备方法。

背景技术

HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)是一种异质结场效应晶体管，其广泛应用于各种电器内。HEMT外延结构是制备HEMT器件的基础，当前一种HEMT外延结构包括衬底与依次生长在衬底上的AlN成核层、AlGaN缓冲层、GaN层、AlGaN势垒层与GaN盖层，其中衬底可为碳化硅衬底、蓝宝石衬底或单晶硅衬底。

但由于GaN层与碳化硅衬底、蓝宝石衬底或单晶硅衬底之间均存在较大的晶格失配，即使有AlN成核层与AlGaN缓冲层在衬底与GaN层之间起到缓冲作用，最终生长得到的GaN层的晶体质量也不够好，进而影响HEMT的质量。

发明内容

本发明实施例提供了一种HEMT外延结构及其制备方法，能够提高HEMT的质量。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种HEMT外延结构，所述HEMT外延结构包括衬底及依次层叠设置在所述衬底上的AlN成核层、AlGaN缓冲层、GaN层、AlGaN势垒层与GaN盖层，

所述AlGaN缓冲层包括AlGaN底层结构与设置在所述AlGaN底层结构上的多个圆柱形凸起，所述多个圆柱形凸起均布在所述AlGaN底层结构上，所述衬底层叠所述AlN成核层的一个表面为第一表面，所述多个圆柱形凸起在所述第一表面上的投影均不重合。

可选地，相邻的两个所述圆柱形凸起在所述第一表面上的投影上距离最近的两点之间的距离均为150～550nm。

可选地，所述圆柱形凸起的直径为100～500nm。

可选地，所述圆柱形凸起的高度为100～500nm。

可选地，所述AlGaN底层结构的厚度为100～800nm。

可选地，所述AlGaN缓冲层中Al的组分沿其层叠方向逐渐降低。

可选地，所述AlGaN缓冲层中Al的组分由60～80％逐渐减少至0～10％。

本发明实施例提供了一种HEMT外延结构的制备方法，所述制备方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上生长AlN成核层；

在所述AlN成核层上生长AlGaN缓冲层，

对所述AlGaN缓冲层进行光刻操作，使所述AlGaN缓冲层的表面形成多个圆柱形凸起；

在所述AlGaN缓冲层上生长GaN层；

在所述GaN层上生长AlGaN势垒层；

在所述AlGaN势垒层上生长GaN盖层。

可选地，在所述AlN成核层上生长AlGaN缓冲层时，向反应腔内通入流量线性减少的Al源。