[发明专利]一种HEMT外延结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种HEMT外延结构及其制备方法，属于半导体光电技术领域。AlGaN缓冲层中Al的组分沿AlGaN缓冲层的层叠方向逐渐降低，使得AlN成核层上的AlGaN缓冲层的质量较好。AlGaN缓冲层包括n个依次层叠在AlN成核层上的AlGaN缓冲子层，每个AlGaN缓冲子层设置为包括底层结构与设置在底层结构上的多个锥形凸起，使第n个AlGaN缓冲子层在底层结构上逐渐向远离衬底的第一表面的方向纵向生长时，第n个AlGaN缓冲子层会同时朝向平行第一表面的方向横向生长。第n个AlGaN缓冲子层纵向生长时产生的部分位错缺陷会与第n个AlGaN缓冲子层横向生长时产生的部分位错缺陷相抵消，缺陷的减少可提高第n个AlGaN缓冲子层的晶体质量。整体AlGaN缓冲层质量提高，进而提高在AlGaN缓冲层上生长的GaN层的质量。

技术领域

本发明涉及半导体光电技术领域，特别涉及一种HEMT外延结构及其制备方法。

背景技术

HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)是一种异质结场效应晶体管，其广泛应用于各种电器内。HEMT外延结构是制备HEMT器件的基础，当前一种HEMT外延结构包括衬底与依次生长在衬底上的AlN成核层、AlGaN缓冲层、GaN层、AlGaN势垒层与GaN盖层，其中衬底可为碳化硅衬底、蓝宝石衬底或单晶硅衬底。

但由于GaN层与碳化硅衬底、蓝宝石衬底或单晶硅衬底之间均存在较大的晶格失配，即使有AlN成核层与AlGaN缓冲子层在衬底与GaN层之间起到缓冲作用，最终生长得到的GaN层的晶体质量也不够好，进而影响HEMT的质量。

发明内容

本发明实施例提供了一种HEMT外延结构及其制备方法，能够提高HEMT的质量。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种HEMT外延结构，所述HEMT外延结构包括衬底及依次层叠在所述衬底上的AlN成核层、AlGaN缓冲层、GaN层、AlGaN势垒层与GaN盖层，

所述AlGaN缓冲层中Al的组分沿所述AlGaN缓冲层的层叠方向逐渐降低，所述AlGaN缓冲层包括n个依次层叠的AlGaN缓冲子层，其中，2≤n且n为整数，

每个所述AlGaN缓冲子层均包括底层结构与设置在所述底层结构上的多个锥形凸起，所述多个锥形凸起均布在所述底层结构上，所述衬底层叠所述AlN成核层的一个表面为第一表面，所述多个锥形凸起在所述第一表面上的投影均不重合。

可选地，2≤n≤10。

可选地，所述n个AlGaN缓冲子层的锥形凸起的厚度均相等。

可选地，相邻的两个所述锥形凸起在所述第一表面上的投影上距离最近的两点之间的距离均为150～350nm。

可选地，每个所述锥形凸起在所述第一表面上的投影上间隔最远的两点之间的距离均为100～300nm。

可选地，所述锥形凸起的高度为100～300nm。

可选地，所述底层结构的厚度为100～300nm。

本发明实施例提供了一种HEMT外延结构的制备方法，所述制备方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上生长AlN成核层；

在所述AlN成核层上生长AlGaN缓冲层，其中，所述AlGaN缓冲层中Al的组分沿所述AlGaN缓冲层的层叠方向逐渐降低，