[发明专利]P型III族氮化物外延结构、制备方法及半导体器件有效
| 申请号： | 202210612940.0 | 申请日： | 2022-06-01 |
| 公开（公告）号： | CN114724927B | 公开（公告）日： | 2022-09-23 |
| 发明（设计）人： | 李利哲;王国斌 | 申请（专利权）人： | 江苏第三代半导体研究院有限公司 |
| 主分类号： | H01L21/02 | 分类号： | H01L21/02;C23C16/30;C23C16/56 |
| 代理公司： | 苏州市中南伟业知识产权代理事务所(普通合伙) 32257 | 代理人： | 朱振德;唐灵 |
| 地址： | 215101 江苏省苏州市工业园区*** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | iii 氮化物 外延 结构 制备 方法 半导体器件 | ||
1.一种P型III族氮化物外延结构制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
在包括衬底的基础结构上生长未掺杂III族氮化物层；
在未掺杂III族氮化物层上生长P型掺杂III族氮化物层；其中，所述P型掺杂III族氮化物层呈周期性生长，其每个周期生长前单独通入一时间段III族金属源，生长时，保持所述III族金属源持续通入，同时通入氮源和p型掺杂源；
在形成预定厚度的所述P型掺杂III族氮化物层之后，在氮气和氧气气氛中对所述P型掺杂III族氮化物层进行退火；其中，氧气的通入量小于氮气的通入量；
退火后，对所述P型掺杂III族氮化物层进行等离子体处理。
2.如权利要求1所述的P型III族氮化物外延结构制备方法，其特征在于：生长P型掺杂III族氮化物层包括以下步骤：
S21、单独通入第一时长III族金属源；
S22、保持III族金属源通入，同时通入氮源和p型掺杂源，在未掺杂III族氮化物层上生长P型掺杂III族氮化物；
S23、关闭氮源和p型掺杂源，单独通入第二时长III族金属源，其中，第一时长大于第二时长；
S24、重复步骤S22-S23多次，形成预定厚度的P型掺杂III族氮化物层。
3.如权利要求2所述的P型III族氮化物外延结构制备方法，其特征在于：生长P型掺杂III族氮化物层的生长温度为900℃-1100℃，生长压力为200-350torr；通入III族金属源的流量为150-200sccm，氮源的流量为150-300sccm，p型掺杂源的流量为60-100sccm；第一时长为10-25s，第二时长为3-5s；P型掺杂III族氮化物单次生长厚度为2-5nm，重复50-100个周期，所述预定厚度P型掺杂III族氮化物层的厚度为100-300nm。
4.如权利要求1所述的P型III族氮化物外延结构制备方法，其特征在于：将形成的P型掺杂III族氮化物层在氮气和氧气气氛中进行退火，退火温度为600-800℃，退火时间为30s-10min，通入的氮气和氧气的摩尔比为15-20:1。
5.如权利要求1所述的P型III族氮化物外延结构制备方法，其特征在于：等离子体处理的等离子体源的功率为100-150W，偏压功率为50-80W，刻蚀腔室的压力为2-10mTorr，气体流量为10-30sccm，刻蚀时间为5-10s。
6.如权利要求1所述的P型III族氮化物外延结构制备方法，其特征在于：生长所述未掺杂III族氮化物层时，同时通入III族金属源和氮源，生长温度为900-1200℃，生长厚度为0.5-1.2μm。
7.如权利要求6所述的P型III族氮化物外延结构制备方法，其特征在于：在未掺杂III族氮化物层上生长P型掺杂III族氮化物层前，同时停止氮源和镓源通入15-45s。
8.如权利要求1-7中任一项所述的P型III族氮化物外延结构制备方法，其特征在于：所述基础结构还包括在衬底上生长的缓冲层，所述未掺杂III族氮化物层生长在所述缓冲层上，所述缓冲层的生长厚度为20-50nm，所述衬底厚度1-20μm。
9.一种P型III族氮化物外延结构，其特征在于：采用如权利要求1-8中任一项所述的P型III族氮化物外延结构制备方法进行制备，所述P型III族氮化物外延结构的载流子浓度为2.2E19cm-3-7.5E19cm-3。
10.一种半导体器件，其特征在于：包括如权利要求9所述的一种P型III族氮化物外延结构。
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H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
H01L21-00 专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备
H01L21-02 .半导体器件或其部件的制造或处理
H01L21-64 .非专门适用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各组的单个器件所使用的除半导体器件之外的固体器件或其部件的制造或处理
H01L21-66 .在制造或处理过程中的测试或测量
H01L21-67 .专门适用于在制造或处理过程中处理半导体或电固体器件的装置；专门适合于在半导体或电固体器件或部件的制造或处理过程中处理晶片的装置
H01L21-70 .由在一共用基片内或其上形成的多个固态组件或集成电路组成的器件或其部件的制造或处理；集成电路器件或其特殊部件的制造
