[发明专利]一种提高超薄氮化镓场效应管晶体质量的外延方法

权利要求书

1.一种提高超薄氮化镓场效应管晶体质量的外延方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：选取碳化硅单晶衬底，置于金属有机物化学气相淀积材料生长设备内的反应室基座；

步骤二：设置反应室的压力为100~200 mbar，通入H₂，系统升温至1000~1100℃，在H₂气氛下烘烤衬底5~15分钟，去除衬底表面的粘污；

步骤三：维持H₂流量不变，降低反应室的压力至50~150 mbar，继续升温至1100~1200℃，通入NH₃和铝源，生长厚度为20~60 nm的氮化铝成核层；

步骤四：保持H₂流量不变，在NH₃氛围中将温度降至1000~1100℃、压力升至150~350mbar，待气流稳定后，关闭NH₃，通入镓源对表面浸润处理，时间为0.3~2分钟；

步骤五：浸润结束后，打开NH₃，生长厚度为20~80 nm氮化镓缓冲层，关闭镓源；

步骤六：维持反应室压力、H₂流量和NH₃流量不变，温度升高50~100℃，进行高温退火处理，时间为1~3分钟；

步骤七：退火结束后，维持反应室压力、H₂流量和NH₃流量不变，温度降至1000~1100℃；打开镓源，生长氮化镓沟道层，直至氮化镓总厚度达到150~400nm后，关闭镓源；

步骤八：生长厚度为0.5~2 nm的氮化铝插入层、厚度为5~30nm的氮化铝镓Al_xGa_1-xN势垒层和厚度为1~5 nm的氮化镓帽层；

步骤九：外延生长完成之后，关闭生长源，在NH₃气氛中降温。

2.根据权利要求1所述的一种提高超薄氮化镓场效应管晶体质量的外延方法，其特征在于氮化镓外延层包含步骤五中的氮化镓缓冲层和步骤七中的氮化镓沟道层，总厚度在150~400nm。

3.根据权利要求1所述的一种提高超薄氮化镓场效应管晶体质量的外延方法，其特征在于步骤五所述氮化镓缓冲层在生长前后分别进行金属源预处理和高温退火重结晶。