[发明专利]提高晶体质量的高电子迁移率晶体管外延片制备方法

说明书

本公开提供了一种提高晶体质量的高电子迁移率晶体管外延片制备方法，属于半导体器件技术领域。使用N₂O气体对AlN层表面进行等离子体处理。得到带正电荷的氮原子团与氧原子团对AlN层表面进行等离子体处理。带正电荷的氮原子团会填充负极的AlN层中氮空位缺陷，减少缺陷。硅衬底表面的氧化物中分解出带负电荷的氧原子，与N₂O等离子体中的氧原子原结合生成氧分子，减少杂质。氢气对AlN层表面进行等离子体处理，氢原子与氧原子也会结合生成H₂O并被排出反应腔。有效减少AlN层中会存在的缺陷与杂质，有效提高AlN层的质量以提高最终得到的高电子迁移率晶体管的质量。

技术领域

本公开涉及到了半导体器件技术领域，特别涉及到一种提高晶体质量的高电子迁移率晶体管外延片制备方法。

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外延片是制备HEMT器件的基础，HEMT外延片包括衬底与依次层叠在衬底上的AlN层、AlGaN缓冲层、GaN高阻层、GaN沟道层、AlGaN势垒层与GaN盖帽层。

HEMT外延片常使用硅衬底作为基底进行生长，但一方面硅衬底的表面容易存在类似氧化硅的氧化物，这些氧化物在高温外延生长过程中存在分解的情况，分解出的氧原子会进入在硅衬底上生长的外延材料中，作为杂质影响最终得到的高电子迁移率晶体管外延片的质量；另一方面，AlN层在硅衬底上进行生长时，作为AlN层生长源的Al有机源与氨气的预反应非常严重，AlN层生长的Ⅴ/Ⅲ比又较低，会导致AlN层中会出现较多的N空位缺陷态，导致得到的高电子迁移率晶体管中缺陷较多；较多的杂质与缺陷会影响最终得到的高电子迁移率晶体管的质量。

发明内容

本公开实施例提供了一种提高晶体质量的高电子迁移率晶体管外延片制备方法，可以有效降低高电子迁移率晶体管内部的杂质与缺陷以有效提高最终得到的高电子迁移率晶体管外延片的晶体质量。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外延片，所述提高晶体质量的高电子迁移率晶体管外延片制备方法包括：

提供一硅衬底；

在所述硅衬底生长AlN层；

使用N₂O气体对所述AlN层表面进行等离子体处理，

所述使用N₂O气体对所述AlN层表面进行等离子体处理，包括：

使所述AlN层位于磁控溅射设备的负极，在所述磁控溅射设备的正极电离N₂O气体，得到带正电荷的氮原子团与氧原子团对所述AlN层表面进行等离子体处理；

使用氢气对所述AlN层表面进行等离子体处理；

在所述AlN层的表面依次生长AlGaN缓冲层、GaN高阻层、GaN沟道层、AlGaN势垒层与GaN盖帽层。

可选地，通入所述磁控溅射设备的溅射腔的N₂O气体的流量为20～50sccm。

可选地，使用N₂O气体对所述AlN层表面进行等离子体处理10～30min。

可选地，所述提高晶体质量的高电子迁移率晶体管外延片制备方法包括：

在温度为100～200℃的条件下，使用N₂O气体对所述AlN层表面进行等离子体处理。

可选地，在溅射功率为100～500W的条件下，使用N₂O气体对所述AlN层表面进行等离子体处理。