提高氮化物外延层耐压特性的缓冲层生长方法与流程

文档序号:13298071阅读:192来源:国知局
本发明涉及半导体领域,特别是涉及一种提高氮化物外延层耐压特性的缓冲层生长方法。
背景技术
:氮化物功率器件的重要参数之一是器件的击穿电压,一般通过对硅衬底上生长氮化物时aln缓冲层生长过程和生长条件的设计,达到提高材料和器件的击穿电压的目的。由于氮化镓生长的所需原料三甲基镓在高温下与硅衬底反应,因此在硅衬底上生长氮化镓之前需要生长一层氮化铝缓冲层。通过研究发现不同的氮化铝缓冲层生长方法对外延材料的耐压特性有明显的影响。目前,氮化铝的生长是在高温下,900-1200℃之间的某一温度生长一层;或者先生长一层相对低温的氮化铝层,然后再升温到一相对较高温度生长另一层氮化铝,但这两种生长方法对外延薄膜和器件的击穿电压都没有明显提高。技术实现要素:本发明的目的是提供一种提高氮化物外延层耐压特性的缓冲层生长方法。为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种提高氮化物外延层耐压特性的缓冲层生长方法,包括在衬底上表面以第一温度生长低温缓冲层,第一温度上升至第二温度生长高温缓冲层,在第一温度上升至第二温度的过程中持续通入缓冲层原料。优选地,所述的缓冲层原料为氮化铝。优选地,所述的第一温度在600-1000℃;所述的第二温度在1000-1200℃。进一步优选地,所述的第一温度在750-850℃;所述的第二温度在1050-1150℃。优选地,所述的第一温度升至所述的第二温度的时间为1-60min。进一步优选地,所述的第一温度升至所述的第二温度的时间为5-10min。优选地,所述的第一温度生长低温缓冲层的时间1-1800s,和/或所述的低温缓冲层生长的厚度为1-50nm。进一步优选地,所述的第一温度生长低温缓冲层的时间10-60s,和/或所述的低温缓冲层生长的厚度为1-10nm。优选地,所述的第二温度生长高温缓冲层的时间1-3600s,和/或所述的高温缓冲层生长的厚度为1-300nm。进一步优选地,所述的第二温度生长高温缓冲层的时间600-3000s,和/或所述的高温缓冲层生长的厚度为50-250nm。优选地,所述的衬底为硅衬底。本申请的原理是该生长模式能够保持采用氮化铝缓冲层原料的氮化铝薄膜在高温生长过程中的平坦性。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:本发明通过在缓冲层的升温过程中持续计入缓冲层原料,提高了外延薄膜和器件的击穿电压,提高了器件的质量,降低不合格率。具体实施方式下面结合实施案例对本发明作进一步描述:实施例一:一种提高氮化物外延层耐压特性的缓冲层生长方法,在本实施例中:衬底采用硅衬底,缓冲层采用氮化铝作为原料。步骤包括在衬底上表面以第一温度生长低温氮化铝缓冲层,其中:第一温度为850℃,第一温度生长低温氮化铝缓冲层的时间30s,和/或低温氮化铝缓冲层生长的厚度为10nm;从第一温度上升至第二温度,在上升过程的10min时间段中,不间断持续的通入氮化铝原料;第二温度上升至1100℃时,生长高温氮化铝缓冲层,第二温度生长高温氮化铝缓冲层的时间2400s,和/或高温氮化铝缓冲层生长的厚度为150nm,直至完成缓冲层的生长。其余实施例:实施例二实施例三实施例四第一温度/℃600℃750℃1000℃第一温度生长低温氮化铝缓冲层的时间/s60s100s200s第一温度生长低温氮化铝缓冲层的厚度/nm20nm30nm50nm上升过程的时间段/min20min30min60min第二温度/℃1000℃1050℃1200℃第二温度生长低温氮化铝缓冲层的时间/s600s1000s3000s第二温度生长低温氮化铝缓冲层的厚度/nm50nm100nm250nm对比例:现有方法实施例一实施例二实施例三实施例四外延片硅基氮化物外延片硅基氮化物外延片硅基氮化物外延片硅基氮化物外延片硅基氮化物外延片外延层厚度/μm5μm5μm5μm5μm5μm击穿电压/v750v≥900v≥900v≥900v≥900v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。当前第1页12
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