[发明专利]一种氮化镓器件的制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化镓器件的制备方法，包括如下步骤：采用化学气相沉积法在衬底上生长氮化铝界面层；其中，化学气相沉积反应室中的铝源和氨气均为脉冲方式通入，且在每一个通入氨气的时间段中，铝源均存在通入和关闭两种状态，在每一个关闭氨气的时间段中，铝源均处于通入状态；在氮化铝界面层上依次生长高阻层、沟道层和势垒层；高阻层为氮化镓层或者铝镓氮层。通过该发明中的方法，能够提高制备得到的氮化铝界面层也即氮化镓器件的质量，且制备效率较高。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及到一种氮化镓器件的制备方法。

背景技术

随着微电子技术的发展，以氮化镓为代表的第三代宽禁带半导体材料有更大的禁带宽度、更高的临界击穿电场和较高的电子饱和漂移速度、稳定的化学性能、以及耐高温和抗辐射等物理性质，用氮化镓材料制作电子器件可以进一步减少芯片面积、提高工作频率、提高工作温度、降低导通电阻以及提高击穿电压等，氮化镓材料在制备微波毫米波器件方面有巨大的潜力。

由于氮化镓自支撑衬底技术的不成熟，目前氮化镓微波毫米波器件中，氮化镓基的材料主要淀积在异质衬底上，目前为止用于氮化镓材料生长的衬底主要有碳化硅和硅(下文统称为硅衬底)。而由于在硅衬底上进行氮化镓基的材料外延时，硅与氮化镓晶体材料的晶格失配比较大，因此，一般会在氮化镓材料层与硅衬底之间插入氮化铝层作为成核层和过渡层，但是采用现有的方法生长的氮化铝层的晶体材料质量比较差，缺陷比较多，从而影响氮化镓器件整体的质量。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于解决氮化镓器件中的氮化镓材料层与硅衬底之间采用现有方法生长的氮化铝层晶体材料质量比较差，缺陷比较多，导致氮化镓器件整体的质量较差的问题。

为此，本发明提供了一种氮化镓器件的制备方法，包括如下步骤：采用化学气相沉积法在衬底上生长氮化铝界面层；其中，化学气相沉积反应室中的铝源和氨气均为脉冲方式通入，且在每一个通入氨气的时间段中，铝源均存在通入和关闭两种状态，在每一个关闭氨气的时间段中，铝源均处于通入状态；在氮化铝界面层上依次生长高阻层、沟道层和势垒层；高阻层为氮化镓层或者铝镓氮层。

进一步地，化学气相沉积反应室中的铝源在通入第一时间段后关闭，氨气在经过第一时间段开启后，铝源和氨气以脉冲方式通入。

进一步地，铝源对应的一个脉冲内铝源的通入时间长度是铝源的关闭时间长度的两倍。

进一步地，铝源对应的一个脉冲内铝源通入的时间长度和氨气对应的一个脉冲内氨气通入的时间长度相同。

进一步地，铝源对应的一个脉冲内铝源关闭的时间长度与第一时间段的时间长度相同。

进一步地，氮化铝界面层上还生长有氮化铝/铝镓氮超晶格结构层。

进一步地，氮化铝/铝镓氮超晶格结构层的生长温度为1050-1250℃，生长压力为50-200torr。

进一步地，衬底为Si衬底，或者由Si基础衬底制备成的SiC-on-Si复合衬底，或者由SOI基础衬底制备成的SiC-on-SOI复合衬底。

本发明提供的技术方案，具有如下优点：

1、本发明提供的氮化镓器件的制备方法，通过在制备氮化铝界面层的过程中，将化学气象沉积反应室中的铝源和氨气均设置为脉冲方式通入，且在每一个通入氨气的时间段中，铝源均存在通入和关闭两种状态，在每一个关闭氨气的时间段中，铝源均处于通入状态，从而在一定程度上分开铝源和氨气，解决了氮原子对铝原子具有较强的吸附能力使铝原子的表面迁移率较低而导致的生长出来的氮化铝界面层质量较差的问题，从而能够提高使用该方法制备得到的氮化铝界面层也即氮化镓器件的质量；此外，铝源和氨气并未完全分开，还能够提高氮化铝界面层的生长速度，且使氮化铝界面层中的铝原子的表面迁移率能够得到有效控制。