[发明专利]半导体外延片及其制备方法、微波通讯电晶体

说明书

本申请提供了一种半导体外延片及其制备方法、微波通讯电晶体。所述半导体外延片包括基板和半导体层。所述基板为半绝缘化合物半导体基板。所述半导体层为高阻值半导体外延层，所述半导体层在含氧原子的气体氛围中生长。本申请提供的半导体外延片能够改善基板与缓冲层界面中的杂质造成的漏电流。本申请提供的高阻值半导体外延片形成晶体管时具有较好的装置稳定性与再现性，可以广泛应用于微波通讯电晶体。

技术领域

本申请涉及半导体外延片及其制备方法、微波通讯电晶体，具体而言，涉及一种高阻值半导体外延片的制备方法，能够改善基板与缓冲层界面中的杂质造成的漏电流。本申请提供的高阻值半导体外延片形成晶体管时具有较好的装置稳定性与再现性，可以广泛应用于微波通讯电晶体。

背景技术

随着科技的快速发展，人与人之间的通讯、资料的传输等，已经由原来的有线传输转变为无线传输。而无线传输系统(Wireless communication system)是目前通讯科技中蓬勃发展的领域。Ⅲ/Ⅴ族化合物半导体由于其具有高功率、高线性度(linear)、高崩溃电压、低功率损耗(power dissipation)、良好的频谱响应等优点正好符合现代微波通讯电晶体主动装置的需求，其中应用得最广泛的微波通讯电晶体如异质结双极晶体管(HBT)和假晶形高电子迁移率晶体管(PHEMT)等由于这些高频及高效率的优势而被广泛应用于智能手机、平板电脑以及无线区域网络(Wireless LocalArea Network，WLAN)中。

但是目前工艺上用来生产上述微波通讯电晶体外延生长主要由两种方式，其中一种是用有机金属气相沉积(MOCVD)的方法，另外一种是用分子束外延(MBE)生长的方法。

有机金属气相沉积(MOCVD)由于具备量产的条件以及成本优势而且对于含磷的半导体结构生长比MBE容易，因此异质结双极晶体管(HBT)的外延生长业界目前大部分都采用有机金属气相沉积(MOCVD)的方法。分子束外延(MBE)由于具备较低的背景杂质、较好的单原子层生长控制方法，因此假晶形高电子迁移率晶体管(PHEMT)的外延生长业界目前大部分都采用分子束外延(MBE)生长，但由于有机金属气相沉积(MOCVD)进行外延生长相较于分子束外延(MBE)具有较低的成本优势，因此以有机金属气相沉积(MOCVD)进行外延生长假晶形高电子迁移率晶体管(PHEMT)的技术仍在不断地开发研究中。

当使用已有技术用有机金属气相沉积(MOCVD)生长假晶形高电子迁移率晶体管(PHEMT)和场效应晶体管(FET)时，有机金属气相反应炉中的杂质原子如硅，不可避免会随着反应炉中温度的升高而扩散至反应腔的环境中，成为记忆效应(memory effect)。

如图1所示为未经处理的微波通讯电晶体外延生长晶圆的截面构造示意图。有关上述记忆效应内容的产生过程如下所述：提供一半绝缘化合物半导体基板101，当用有机金属气相沉积(MOCVD)形成薄膜结晶层时，需先将反应炉中的炉温升高以有利于发生化学反应。但在反应炉温升高后通入反应气体以利于外延生长缓冲层102前，由于反应炉温的高热量会使附着在反应炉壁的杂质原子(如硅)获得足够的热能，从而使得杂质原子在外延生长缓冲层102反应前便扩散至反应炉的环境中(如半绝缘化合物半导体基板101上)，导致当通入气体外延生长缓冲层102及微波通讯电晶体外延层103时，半绝缘化合物半导体基板101与缓冲层102的介面间便已经存在杂质原子。

上述这些由于记忆效应而成长在基板与缓冲层界面的杂质原子将会产生导电效果，因而会对微波通讯电晶体的外延生长过程造成漏电流，元件操作时会产生严重的可靠性问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种半导体外延片及其制备方法、微波通讯电晶体。本申请的半导体外延片，能够改善基板与缓冲层界面中的杂质造成的漏电流。本申请提供的半导体外延片具有较好的装置稳定性与再现性，可以广泛应用于微波通讯电晶体。

本申请提供的技术方案如下：

一种半导体外延片，包括：