[发明专利]一种用于制作晶体管的芯片及其制作方法、晶体管

说明书

本申请公开了一种用于制作晶体管的芯片的制作方法，包括：在衬底的上表面形成掺杂金刚石层；对衬底和掺杂金刚石层进行退火处理，使掺杂金刚石层转化为石墨烯层；在石墨烯层的上表面形成缓冲层；在缓冲层的上表面形成异质结构及器件，得到芯片。本申请先在衬底上表面先形成掺杂金刚石层，然后进行退火处理，使得掺杂金刚石层转变为石墨烯层，进而在石墨烯层的上表面通过原位生长依次叠加形成缓冲层和异质结构及器件，石墨烯是一种二维晶体材料，一方面作为衬底和缓冲层之间的应力释放层，缓解衬底和缓冲层之间的应力，另一方面作为成核层，降低缓冲层的位错密度，提高芯片的可靠性。此外，本申请还提供一种具有上述优点的芯片和晶体管。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种用于制作晶体管的芯片及其制作方法、晶体管。

背景技术

宽禁带氮化镓基半导体材料具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和漂移速度高、易于形成异质结构等优异性能，由氮化镓制备的晶体管广泛应用于微波功率器件中。随着器件的工作频率越来越高，输出的功率越来越大，为了解决器件的散热性能，选用高热导率的金刚石作为高频、大功率氮化镓基器件的衬底，在衬底上方形成氮化镓异质结构。但是，由于晶体结构的差异，金刚石晶体是立方相结构，而氮化镓材料是六方纤锌矿结构，导致在金刚石衬底上直接进行氮化镓材料的外延难度很大，并且，氮化镓和金刚石的晶格常数和热膨胀系数差别较大，也给直接进行氮化镓基异质结构材料生长带来了困难。

因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。

发明内容

本申请的目的是提供一种用于制作晶体管的芯片及其制作方法、晶体管，以提升芯片的可靠性。

为解决上述技术问题，本申请提供一种用于制作晶体管的芯片的制作方法，包括：

在衬底的上表面形成掺杂金刚石层；

对所述衬底和所述掺杂金刚石层进行退火处理，使所述掺杂金刚石层转化为石墨烯层；

在所述石墨烯层的上表面形成缓冲层；

在所述缓冲层的上表面形成异质结构及器件，得到芯片。

可选的，当晶体管为高电子迁移率晶体管时，所述在所述缓冲层的上表面形成异质结构包括：

在所述缓冲层的上表面形成高迁移率层；

在所述高迁移率层的上表面形成势垒层；

在所述势垒层的上表面形成盖帽层。

可选的，在所述缓冲层的上表面形成高迁移率层之后，还包括：

在所述高迁移率层的上表面形成插入层；

相应的，在所述高迁移率层的上表面形成势垒层包括：

在所述插入层的上表面形成所述势垒层。

可选的，所述高迁移率层的厚度在10nm～100nm之间，包括端点值。

可选的，所述石墨烯层的厚度在1nm～10nm之间，包括端点值。

可选的，所述缓冲层的厚度在1μm～3μm之间，包括端点值。

可选的，所述势垒层为Al_xGa_1-xN层，其中，0.10≤x≤0.35。

可选的，所述在所述石墨烯层的上表面形成缓冲层包括：

采用金属有机物化学气相沉积法，在所述石墨烯层的上表面形成所述缓冲层。

本申请还提供一种用于制作晶体管的芯片，所述芯片采用上述任一种所述的用于制作晶体管的芯片的制作方法制得。