[发明专利]硅基GaN-HEMT外延结构的制作方法

权利要求书

1.一种硅基GaN-HEMT外延结构的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

提供一硅衬底；

采用金属有机物化学气相沉积工艺于所述硅衬底上形成GaN-HEMT外延结构，包括：于所述硅衬底上外延生长成核层；于所述成核层上外延生长缓冲层；于所述缓冲层上外延生长碳掺杂的GaN高阻层；于所述碳掺杂的GaN高阻层上外延生长非掺杂的GaN沟道层；于所述非掺杂的GaN沟道层上外延生长AlN空间层；于所述AlN空间层上外延生长AlGaN势垒层；于所述AlGaN势垒层上外延生长GaN盖帽层；

所述GaN-HEMT外延结构的外延生长所采用的气源包括有机金属源和氮源，所述有机金属源和所述氮源均以H₂和N₂作为载气，其中，所述氮源的载气H₂与N₂的体积比为1.75～2.5之间，所述有机金属源的载气H₂与N₂的体积比为0.4～1之间。

2.根据权利要求1所述的硅基GaN-HEMT外延结构的制作方法，其特征在于：所述GaN-HEMT外延结构的外延生长厚度均匀性小于或等于1％。

3.根据权利要求2所述的硅基GaN-HEMT外延结构的制作方法，其特征在于：所述氮源的载气H₂与N₂的体积比为2.2～2.3之间，以使所述GaN-HEMT外延结构的外延生长厚度均匀性小于或等于0.5％。

4.根据权利要求1所述的硅基GaN-HEMT外延结构的制作方法，其特征在于：所述非掺杂的GaN沟道层的外延生长以三甲基镓作为镓源，NH₃作为氮源，H₂和N₂作为载气，其中，所述氮源的载气H₂与N₂的体积比为1.75～2.5之间，以使所述非掺杂的GaN沟道层的生长速率均匀性小于或等于1％。

5.根据权利要求1所述的硅基GaN-HEMT外延结构的制作方法，其特征在于：所述AlGaN势垒层的外延生长以三甲基镓和三甲基铝分别作为镓源和铝源，NH₃作为氮源，H₂和N₂作为载气，其中，所述三甲基镓和三甲基铝的载气H₂与N₂的体积比为0.4～1之间，以使所述AlGaN势垒层的Al组分均匀性小于或等于1％。

6.根据权利要求1所述的硅基GaN-HEMT外延结构的制作方法，其特征在于：所述AlGaN势垒层的外延生长以三甲基镓和三甲基铝分别作为镓源和铝源，NH₃作为氮源，H₂和N₂作为载气，其中，所述三甲基镓和三甲基铝的载气H₂与N₂的体积比为0.4～1之间，以使所述GaN-HEMT外延结构的2DEG迁移率大于或等于1800cm²/V·s，面密度大于或等于8.5E12cm^-2。

7.根据权利要求6所述的硅基GaN-HEMT外延结构的制作方法，其特征在于：所述三甲基镓和三甲基铝的载气H₂与N₂的体积比为0.7～0.8，以使所述GaN-HEMT外延结构的2DEG迁移率大于1900cm²/V·s。

8.根据权利要求1所述的硅基GaN-HEMT外延结构的制作方法，其特征在于：所述金属有机物化学气相沉积工艺所采用的喷淋头包括中区出气口和环绕于所述中区出气口的边缘出气口，所述中区出气口与所述边缘出气口为独立控制。

9.根据权利要求1所述的硅基GaN-HEMT外延结构的制作方法，其特征在于：提供一硅衬底之后还包括在H₂气氛下对所述硅衬底进行热处理的步骤，以去除所述硅衬底表面的氧化物。

10.根据权利要求1所述的硅基GaN-HEMT外延结构的制作方法，其特征在于：所述成核层包括AlN成核层，所述缓冲层包括多个AlGaN缓冲层，其中，多个所述AlGaN缓冲层中的Al组分逐渐减少。