CN110233105B - 一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法及结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法，包括在SiC基衬底上生长第一缓冲层、在所述的第一缓冲层上生长第二缓冲层、在所述的第二缓冲层上生长势垒层，其特征在于：在所述的第一缓冲层生长所述的第二缓冲层之前，在所述的第一缓冲层上生长AlGaN***层，所述的第二缓冲层生长在所述的AlGaN***层上，所述的AlGaN***层的生长厚度为5~100nm，在所述的AlGaN***层中Al的组份为5%~50%。本发明通过引入AlGaN***层成功实现了SiC基HEMT外延翘曲的灵活控制，可以通过控制AlGaN的厚度或者Al组分来灵活实现大范围增强或者减弱SiC基HEMT外延的应力。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法及结构。
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如成核层、缓冲层、势垒层、盖层等，其中衬底可为碳化硅衬底、蓝宝石衬底或单晶硅衬底等。
目前业内SiC基异质外延的翘曲控制有多种方法，例如调试底层buffer等等，但是这些方法控制范围有限，不够灵活。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法，包括在SiC基衬底上生长第一缓冲层、在所述的第一缓冲层上生长第二缓冲层、在所述的第二缓冲层上生长势垒层，其特征在于：在所述的第一缓冲层生长所述的第二缓冲层之前，在所述的第一缓冲层上生长AlGaN***层，所述的第二缓冲层生长在所述的AlGaN***层上，所述的AlGaN***层的生长厚度为5~100nm，在所述的AlGaN***层中Al的组份为5%~50%。
优选地，所述的翘曲为>-10um并且<10um时，所述的AlGaN***层的生长厚度为5~100nm，在所述的AlGaN***层中Al的组份为5%~50%。
优选地，该制备方法包括：
将所述的SiC基衬底在1000℃-1200℃的H2氛围下烘烤5-10分钟，
在1000℃~1100℃的温度下通入氨气、TMAl：在所述的SiC基衬底上生长所述的第一缓冲层，
在1000℃~1100℃的温度下同时通入氨气、TMGa以及TMAl：在所述的第一缓冲层上生长所述的AlGaN***层，
在1000℃~1100℃的温度下通入氨气、TMGa：在所述的AlGaN***层上生长所述的第二缓冲层，
在1000℃~1100℃的温度下同时通入氨气、TMGa以及TMAl：在所述的第二缓冲层上生长所述的势垒层。
进一步优选地，所述的第一缓冲层采用AlN缓冲层，所述的第二缓冲层采用GaN缓冲层。
进一步优选地，所述的第一缓冲层的厚度在20-200nm；所述的第二缓冲层的厚度在1-2um。
进一步优选地，所述的势垒层为HEMT势垒层。
进一步优选地，所述的势垒层的厚度在20-30nm。
优选地，所述的SiC基衬底为Si面SiC衬底。
优选地，所述的SiC基衬底为半绝缘或n型SiC衬底。
优选地，所述的SiC基衬底的尺寸为2-6寸。
本发明的另一个目的是提供一种翘曲可调的SiC基HEMT结构。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种翘曲可调的SiC基HEMT结构，其由所述的制备方法制得。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：
本发明通过引入AlGaN***层成功实现了SiC基HEMT外延翘曲的灵活控制，可以通过控制AlGaN的厚度或者Al组分来灵活实现大范围增强或者减弱SiC基HEMT外延的应力。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法，包括以下步骤：
S1：选择Si面SiC衬底，为半绝缘或n型SiC衬底，SiC衬底为2寸、3寸、4寸、6寸，将SiC衬底在1000℃-1200℃的H2氛围下烘烤5-10分钟，
S2：在1000℃~1100℃的温度下通入氨气、TMAl：在SiC衬底上生长AlN缓冲层，AlN缓冲层的厚度在20-200nm，如60nm、120nm、180nm等，
S3：在1000℃~1100℃的温度下同时通入氨气、TMGa以及TMAl：在AlN缓冲层上生长AlGaN***层，
S4：在1000℃~1100℃的温度下通入氨气、TMGa：在AlGaN***层生长GaN缓冲层，GaN缓冲层的厚度在1-2um，如1 um、1.5 um、2 um等，
S5：在1000℃~1100℃的温度下同时通入氨气、TMGa以及TMAl：在GaN缓冲层上生长势垒层，势垒层为厚度在20-30nm的AlGaN层，如20nm、25nm、30nm等，并获得所需的HEMT结构。
其中：在S3中，AlGaN***层的厚度、Al的组份根据不同的翘曲要求可以进行调节，
具体如下表所示：
| 实施例 | 一 | 二 | 三 | 四 | 五 |
| 结构所需翘曲 | 5um | >±5um | >±5um | <±5um | <±5um |
| AlGaN***层厚度 | 10nm | 10nm | 5nm-10nm | 10nm | 10nm-50nm |
| Al组份 | 20% | 5%-20% | 20% | 20%-30% | 20% |
此外，首先当AlGaN***层的厚度大于500nm-1000nm时很容易产生裂纹，这可能会导致外延产品的质量不稳定；其次AlGaN***层生长的越厚，其成本自然越高，这对于以后量产也是需要优化的；最后AlGaN***层并没有GaN层那么容易清理，因此AlGaN***层太厚对于后续石墨盘的清洗多少会带来一些麻烦。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法，包括在SiC基衬底上生长第一缓冲层、在所述的第一缓冲层上生长第二缓冲层、在所述的第二缓冲层上生长势垒层，其特征在于：所述的第一缓冲层采用AlN缓冲层，所述的第二缓冲层采用GaN缓冲层，所述势垒层采用AlGaN势垒层，在所述的第一缓冲层生长所述的第二缓冲层之前，在所述的第一缓冲层上生长AlGaN***层，所述的第二缓冲层生长在所述的AlGaN***层上，所述的AlGaN***层的生长厚度为5~100nm，在所述的AlGaN***层中Al的组份为5%~50%，
当所述的HEMT结构所需翘曲为5um时，所述的AlGaN***层厚度为10nm、所述的AlGaN***层中Al的组分为20%；
当所述的HEMT结构所需翘曲大于±5um时，所述的AlGaN***层厚度为10nm、所述的AlGaN***层中Al的组分为5%-20%，或所述的AlGaN***层厚度为5nm-10nm、所述的AlGaN***层中Al的组分为20%；
当所述的HEMT结构所需翘曲小于±5um时，所述的AlGaN***层厚度为10nm、所述的AlGaN***层中Al的组分为20%-30%，或所述的AlGaN***层厚度为10nm-50nm、所述的AlGaN***层中Al的组分为20%。
2.根据权利要求1所述的一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法，其特征在于：当所述的翘曲为>-10um并且<10um时，所述的AlGaN***层的生长厚度为5~100nm，在所述的AlGaN***层中Al的组份为5%~50%。
3.根据权利要求1所述的一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法，其特征在于：该制备方法包括：
将所述的SiC基衬底在1000℃-1200℃的H2氛围下烘烤5-10分钟，
在1000℃~1100℃的温度下通入氨气、TMAl：在所述的SiC基衬底上生长所述的第一缓冲层，
在1000℃~1100℃的温度下同时通入氨气、TMGa以及TMAl：在所述的第一缓冲层上生长所述的AlGaN***层，
在1000℃~1100℃的温度下通入氨气、TMGa：在所述的AlGaN***层上生长所述的第二缓冲层，
在1000℃~1100℃的温度下同时通入氨气、TMGa以及TMAl：在所述的第二缓冲层上生长所述的势垒层。
4.根据权利要求3所述的一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法，其特征在于：所述的第一缓冲层的厚度在20-200nm；所述的第二缓冲层的厚度在1-2um。
5.根据权利要求3所述的一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法，其特征在于：所述的势垒层为HEMT势垒层。
6.根据权利要求3所述的一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法，其特征在于：所述的势垒层的厚度在20-30nm。
7.根据权利要求1所述的一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法，其特征在于：所述的SiC基衬底为Si面SiC衬底。
8.根据权利要求1所述的一种翘曲可调的SiC基HEMT结构的制备方法，其特征在于：所述的SiC基衬底为半绝缘或n型SiC衬底。
9.一种翘曲可调的SiC基HEMT结构，其特征在于：其由权利要求1至8中任意一项所述的制备方法制得。
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| GR01 | Patent grant | ||
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