[发明专利]基于双异质结和异质集成衬底的HEMT器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于双异质结和异质集成衬底的HEMT器件及其制备方法，包括：提供第一衬底，并在第一衬底的上表面进行离子注入，形成第二衬底；在第二衬底的上表面形成键合中间层，并将β‑Ga₂O₃转印到键合中间层的上表面，对β‑Ga₂O₃层进行减薄，形成异质结衬底；在异质结衬底的上表面生长一层β‑Ga₂O₃，作为缓冲层；在缓冲层的上表面依次生长次势垒层、第一掺杂层、第一异质结层、量子阱层、第二异质结层、第二掺杂层以及主势垒层；在主势垒层的上表面两侧进行离子注入，形成源极欧姆接触区以及漏极欧姆接触区；源极欧姆接触区以及漏极欧姆接触区延伸至缓冲层；在源极欧姆接触区上形成源极，在漏极欧姆接触区上形成漏极，在主势垒层的上表面形成栅极。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种基于双异质结和异质集成衬底的HEMT器件及其制备方法。

背景技术

β-Ga₂O₃作为新一代的半导体材料，由于β-Ga₂O₃的超禁带宽度、理论击穿电场强度均高于SiC和GaN，且在耐高温、耐高压以及抗辐照能力等方面均优于SiC和GaN，因此，β-Ga₂O₃被认为适用于制备下一代功率器件，例如二极管和场效应晶体管等。

然而，在应用于高功率或高频时，β-Ga₂O₃衬底存在电子传输速率不足、热导率偏低等问题，导致自热效应严重，极大影响了高电子迁移率晶体管(High Electron MobilityTransistor，HEMT)器件性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于双异质结和异质集成衬底的HEMT器件及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明第一实施例提供了一种基于双异质结和异质集成衬底的HEMT器件的制备方法，包括：

提供第一衬底，并在所述第一衬底的上表面进行离子注入，形成第二衬底；

在所述第二衬底的上表面形成键合中间层，并将β-Ga₂O₃转印到所述键合中间层的上表面，对β-Ga₂O₃层进行减薄，形成异质结衬底；

在所述异质结衬底的上表面生长一层β-Ga₂O₃，作为缓冲层；

在所述缓冲层的上表面依次生长次势垒层、第一掺杂层、第一异质结层、量子阱层、第二异质结层、第二掺杂层以及主势垒层；

在所述主势垒层的上表面两侧进行离子注入，形成源极欧姆接触区以及漏极欧姆接触区；所述源极欧姆接触区以及所述漏极欧姆接触区延伸至所述缓冲层；

在所述源极欧姆接触区上形成源极，在所述漏极欧姆接触区上形成漏极，在所述主势垒层的上表面形成栅极。

可选的，所述第一衬底的材料包括：β-Ga₂O₃、Si、SiC或者蓝宝石。

可选的，在所述第一衬底的上表面进行离子注入的工艺，注入的离子类型包括氦、铁或者镁，注入角度为7°。

可选的，形成所述键合中间层的工艺包括：

利用原子层沉积技术形成所述键合中间层，所述键合中间层的材料包括三氧化二铝，所述键合中间层的厚度为5nm～30nm。