本公開涉及電力電子領(lǐng)域，特別涉及一種生長基板及其制備方法和晶體管。

背景技術(shù)：

1、高電子遷移率晶體管(high?electron?mobility?transistor，hemt)是一種異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管，廣泛應(yīng)用于各種電器之中。

2、相關(guān)技術(shù)中，晶體管通常包括藍(lán)寶石襯底和形成在襯底上的gan外延層，由于藍(lán)寶石襯底和gan外延層之間存在晶格失配，會導(dǎo)致生長在藍(lán)寶石襯底上的gan外延層存在較大的位錯密度，難以發(fā)揮gan基晶體管的性能。因此，通常還會使用gan襯底生長gan外延層，以改善襯底和gan外延層之間的位錯密度。

3、然而，gan襯底刻蝕脫落后表面損傷嚴(yán)重，無法循環(huán)利用；gan襯底大多為2英寸，更大尺寸的gan襯底難以同時保證質(zhì)量和形狀，因此，gan襯底的使用成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本公開實施例提供了一種生長基板及其制備方法和晶體管，能改善襯底和gan外延層之間的位錯密度，且能多次循環(huán)利用，降低使用成本。所述技術(shù)方案如下：

2、第一方面，本公開實施例提供了一種生長基板，所述生長基板包括：襯底、氮化硼層和石墨烯層，所述氮化硼層和所述石墨烯層依次層疊在所述襯底上，所述石墨烯層的遠(yuǎn)離所述襯底的表面具有多個間隔排布的掩膜圖案。

3、在本公開的另一種實現(xiàn)方式中，所述掩膜圖案的截面形狀為多邊形或弓形。

4、在本公開的另一種實現(xiàn)方式中，所述掩膜圖案的高度為5nm至15nm。

5、在本公開的另一種實現(xiàn)方式中，相鄰所述掩膜圖案的間距為10μm至50μm。

6、在本公開的另一種實現(xiàn)方式中，所述氮化硼層的厚度為1nm至3nm。

7、在本公開的另一種實現(xiàn)方式中，所述生長基板還包括gan基礎(chǔ)層，所述gan基礎(chǔ)層位于所述石墨烯層的具有掩膜圖案的表面上。

8、第二方面，本公開實施例提供了一種生長基板的制備方法，所述制備方法包括：提供一襯底；在所述襯底上形成氮化硼層；在所述氮化硼層上形成石墨烯層，所述石墨烯層的遠(yuǎn)離所述襯底的表面具有多個間隔排布的掩膜圖案。

9、在本公開的另一種實現(xiàn)方式中，在所述襯底上形成氮化硼層包括：控制反應(yīng)室的壓力為50torr至100torr，控制反應(yīng)室內(nèi)的溫度為1000℃至1100℃，向反應(yīng)室內(nèi)通入氨氣和硼源，調(diào)整氨氣和硼源的摩爾比值為1500至1600，生長所述氮化硼層。

10、在本公開的另一種實現(xiàn)方式中，在所述氮化硼層上形成石墨烯層之后，還包括：向反應(yīng)室內(nèi)通入15sccm至20sccm的ga源和20slm至30slm的氨氣，控制反應(yīng)室內(nèi)的溫度為900℃至950℃，在所述掩膜圖案的表面形成gan膜；向反應(yīng)室內(nèi)通入40sccm至45sccm的ga源和100slm至110slm的氨氣，控制反應(yīng)室內(nèi)的溫度為1070℃至1100℃，使附著在所述掩膜圖案的表面上的gan膜橫向生長，形成覆蓋各所述掩膜圖案的gan基礎(chǔ)層。

11、第三方面，本公開實施例提供了一種晶體管，所述晶體管包括如前文所述的生長基板和外延層，所述外延層包括依次層疊在所述生長基板上的gan高阻層、gan溝道層、aln插入層、algan勢壘層和gan帽層。

12、本公開實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：

13、本公開實施例提供的生長基板包括依次層疊在襯底上的石墨烯層和氮化硼層。采用二維材料氮化硼層作為插入層，由于二維材料層與層之間是通過范德華力進(jìn)行結(jié)合的，在石墨烯層上還設(shè)置有多個間隔排布的掩膜圖案，以使得后續(xù)形成在石墨烯層上的gan外延層能夠沉積掩膜圖案之間的空隙內(nèi)，由于石墨烯/氮化硼復(fù)合插入層的存在可以有效緩解外延層和襯底之間的晶格失配和熱失配，提高外延層的晶體質(zhì)量，降低外延層的薄膜應(yīng)力、從而解決大尺寸晶圓的翹曲問題。并且，由于二維材料氮化硼層的存在，后續(xù)還可以通過簡單機(jī)械剝離的方式實現(xiàn)襯底和外延層之間的分離，實現(xiàn)襯底的重復(fù)利用，有利于降低生產(chǎn)成本。

14、同時，在石墨烯層上生長gan外延層會先附著在掩膜圖案的表面上；并且，在持續(xù)生長過程中，附著在掩膜圖案表面上的gan材料會從石墨烯層的邊緣開始橫向擴(kuò)展，并最終覆蓋石墨烯層的表面。這種側(cè)向外延的生長方式能避開石墨烯層下的晶體缺陷，有效降低gan外延層的位錯密度，從而在石墨烯層上方形成晶體質(zhì)量更好的gan外延層。本公開實施例提供的生長基板采用范德華外延和側(cè)向外延的有機(jī)結(jié)合，不僅可以實現(xiàn)在襯底上外延高質(zhì)量單晶gan外延層，還可以實現(xiàn)襯底的再次回收利用，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

技術(shù)特征：

1.一種生長基板，其特征在于，所述生長基板包括：襯底(10)、氮化硼層(20)和石墨烯層(30)，所述氮化硼層(20)和所述石墨烯層(30)依次層疊在所述襯底(10)上，所述石墨烯層(30)的遠(yuǎn)離所述襯底(10)的表面具有多個間隔排布的掩膜圖案(31)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長基板，其特征在于，所述掩膜圖案(31)的截面形狀為多邊形或弓形。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長基板，其特征在于，所述掩膜圖案(31)的高度(h)為5nm至15nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長基板，其特征在于，相鄰所述掩膜圖案(31)的間距(l)為10μm至50μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生長基板，其特征在于，所述氮化硼層(20)的厚度為1nm至3nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的生長基板，其特征在于，所述生長基板還包括gan基礎(chǔ)層(40)，所述gan基礎(chǔ)層(40)位于所述石墨烯層(30)的具有掩膜圖案(31)的表面上。

7.一種生長基板的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，在所述襯底(10)上形成氮化硼層(20)包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，在所述氮化硼層(20)上形成石墨烯層(30)之后，還包括：

10.一種晶體管，其特征在于，所述晶體管包括如權(quán)利要求1至6任一項所述的生長基板和外延層，所述外延層包括依次層疊在所述生長基板上的gan高阻層(51)、gan溝道層(52)、aln插入層(53)、algan勢壘層(54)和gan帽層(55)。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了一種生長基板及其制備方法和晶體管，屬于電力電子領(lǐng)域。該生長基板包括：襯底、氮化硼層和石墨烯層，所述氮化硼層和所述石墨烯層依次層疊在所述襯底上，所述石墨烯層的遠(yuǎn)離所述襯底的表面具有多個間隔排布的掩膜圖案。本公開實施例改善襯底和GaN外延層之間的位錯密度，且能多次循環(huán)利用，降低使用成本。

技術(shù)研發(fā)人員：周繼宗,馬歡,葛永暉,蔡歷武
受保護(hù)的技術(shù)使用者：京東方華燦光電（蘇州）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28