[发明专利]高阻硅外延片生长方法及生长设备

说明书

本公开提供了一种高阻硅外延片生长方法及生长设备，属于半导体器件制备技术领域。先对高阻硅衬底依次进行F等离子体处理与N等离子体处理，F等离子体对高阻硅衬底的表面进行处理，一方面F等离子体不易渗入高阻硅衬底中出现高阻硅衬底电性出现问题的情况；另一方面F等离子体可以增强高阻硅衬底表面的电负性。在后续N等离子体处理的过程中，N等离子体处理与F等离子体处理在高阻硅衬底的表面可以形成非常致密且绝缘的保护层。有效避免了后续生长的AlN缓冲层、GaN外延层及PN半导体中Al原子或Ga原子混合或者掺杂进高阻硅衬底中，保证了高阻硅衬底的绝缘状态，减少了高阻硅衬底的寄生电容区，降低了射频器件在应用中引入的损耗。

技术领域

本公开涉及半导体器件制备技术领域，特别涉及一种高阻硅外延片生长方法及生长设备。

背景技术

功率和射频器件是常见的半导体光电转换器件，主要起到通信作用，高阻硅外延片是用于制备各种功率与射频器件的基础结构。

高阻硅外延片通常包括依次层叠的高阻硅衬底、AlN缓冲层、GaN外延层及PN半导体。高阻硅外延片在实际生长的过程中，AlN缓冲层中的Al原子容易扩展进高阻硅衬底，而GaN外延层中的Ga原子也存在侵蚀高阻硅衬底的问题，导致最终得到的高阻硅衬底变化为半导通状态。半导通状态的高阻硅衬底引入了寄生电容区，在射频器件应用中引入了损耗，限制了相关器件在高频段的应用，降低了高阻硅外延片制备得到的射频器件的通用性。

发明内容

本公开实施例提供了一种高阻硅外延片生长方法及生长设备，能够提高高阻硅外延片制备得到的射频器件的通用性。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种高阻硅外延片生长方法，所述高阻硅外延片生长方法包括：

提供一高阻硅衬底；

对所述高阻硅衬底依次进行F等离子体处理与N等离子体处理；

在所述高阻硅衬底上依次生长AlN缓冲层、GaN外延层及PN半导体。

可选地，在100～500℃的条件下对所述高阻硅衬底依次进行F等离子体处理与N等离子体处理。

可选地，对所述高阻硅衬底进行F等离子体处理的功率为50～300W。

可选地，对所述高阻硅衬底进行F等离子体处理的时长为60～200s。

可选地，对所述高阻硅衬底进行N等离子体处理的功率为100～400W。

可选地，对所述高阻硅衬底进行N等离子体处理的时长为150～500s。

可选地，所述AlN缓冲层溅射得到，所述AlN缓冲层的溅射温度为100～400℃。

可选地，所述AlN缓冲层在真空度10^-8-10^-6Pa的环境下生长。

可选地，所述高阻硅衬底的处理环境与所述AlN缓冲层的生长压力均低于大气标准。

本公开实施例提供了一种高阻硅外延片生长设备，所述高阻硅外延片生长设备用于实现如前所述的高阻硅外延片生长方法，所述高阻硅外延片生长设备包括溅射腔、外延腔、等离子体处理腔与传递仓，所述溅射腔、所述外延腔、所述等离子体处理腔均与所述传递仓通过真空通道连通，所述传递仓与所述溅射腔、所述外延腔、所述等离子体处理腔之间均具有可开关的隔离板。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：