[发明专利]高电子迁移率晶体管的制备方法

说明书

本公开提供了一种高电子迁移率晶体管的制备方法，属于半导体技术领域。制备方法包括：在衬底上形成AlGaN缓冲层，并在AlGaN缓冲层的形成过程中进行图形化处理；在AlGaN缓冲层上依次生长GaN沟道层和AlGaN势垒层。本公开通过衬底上形成AlGaN缓冲层，并在AlGaN缓冲层的形成过程中进行图形化处理，AlGaN缓冲层在在进行图形化处理之后会形成凸起部和凹陷部，AlGaN缓冲层在凸起部侧壁上的生长速率比直接在凹陷部上的生长速率快，凹陷部周围的凸起部上的AlGaN缓冲层可以在凹陷部上愈合，衬底与AlGaN缓冲层之间晶格失配产生的应力和缺陷可以在愈合过程中抵消。

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，特别涉及一种高电子迁移率晶体管的制备方法。

背景技术

HEMT(High Electron Mobility Transistor，高电子迁移率晶体管)是FET(FieldEffect Transistor，场效应晶体管)的一种，它使用两种具有不同能隙的材料形成异质结，为载流子提供沟道。GaN(氮化镓)基材料具有宽带隙、高电子迁移率、耐高压、抗辐射、易形成异质结构、自发极化效应大等特性，适合制备HEMT等半导体器件。

相关技术中，GaN基HEMT包括外延层以及分别设置在外延层上的源极、漏极、栅极，源极和漏极与外延层之间形成欧姆接触，栅极与外延层之间形成肖特基接触。外延层包括衬底以及依次层叠在衬底上的沟道层、势垒层，沟道层和势垒层的异质结界面处形成高浓度、高迁移率的二维电子气。

衬底的材料采用蓝宝石或者碳化硅，沟道层的材料采用GaN，衬底和沟道层之间存在较大的晶格失配，晶格失配产生的应力和缺陷在外延层内延伸和积累，导致外延层的晶体质量较差，影响载流子的迁移率。

发明内容

本公开实施例提供了一种高电子迁移率晶体管的制备方法，可以有效避免外延层内晶格失配产生的应力和缺陷延伸，提高异质结界面处的晶体质量。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种高电子迁移率晶体管的制备方法，所述制备方法包括：

在衬底上形成AlGaN缓冲层，并在所述AlGaN缓冲层的形成过程中进行图形化处理；

在所述AlGaN缓冲层上依次生长GaN沟道层和AlGaN势垒层。

可选地，所述在衬底上形成AlGaN缓冲层，并在所述AlGaN缓冲层的形成过程中进行图形化处理，包括：

第一步，生长第一AlGaN层；

第二步，对所述第一AlGaN层进行图形化处理，在所述第一AlGaN层的表面形成多个凸起部和位于所述多个凸起部之间的凹陷部；

第三步，在所述凹陷部上生长第二AlGaN层；

其中，所述第二AlGaN层和所述第一AlGaN层组成AlGaN缓冲层。

可选地，每个所述凸起部为圆锥形或者多棱锥形。

可选地，多次周期性执行所述第一步、所述第二步、所述第三步。

可选地，多次周期性执行所述第一步、所述第二步、所述第三步的次数小于或等于5次。

可选地，多次周期性执行所述第二步形成的凸起部中，在所述高电子迁移率晶体管的纵向上相邻的两个所述凸起部之间的距离沿从所述衬底到所述GaN沟道层的方向逐渐减小，所述高电子迁移率晶体管的纵向平行于从所述衬底到所述GaN沟道层的方向。

可选地，在所述高电子迁移率晶体管的纵向上相邻的两个所述凸起部之间的距离按照10％～40％的比例减小。

可选地，多次周期性执行所述第二步形成的凸起部中，所述凸起部的尺寸沿从所述衬底到所述GaN沟道层的方向逐渐减小。