本技术涉及半导体制造，具体涉及一种外延片及其制备方法。
背景技术：
1、与第一代半导体硅、锗相比，以氮化镓(gan)、碳化硅(sic)为主的第三代半导体材料具有宽禁带宽度、高击穿电场、高热导率、高电子饱和速率及更高的抗辐射能力，更适合于制备高温、高频、抗辐射及大功率器件。其中高耐压、高电流密度及高频特性使gan在照明、激光器、电子电力器件及微波功率器件领域都备受关注。
2、在氮化镓等ⅲ-ⅴ族化合物半导体中，离子键和共价键并存，在离子键作用下，ⅴ族原子吸引电子的能力更强导致整个材料内正负电荷中心不重合，产生自发极化。当在氮化镓上生长晶格间距更小的氮化铝镓(algan)时，势垒层将承受横向拉应力，根据弹性不变形原理，势垒层将受到垂直方向的压应力，导致势垒层中正负电荷中心极距增加形成压电极化。双极化下界面产生二维电子气，使gan/algan异质结成为gan基高电子迁移率晶体管(hemt)的核心部分，因此常规的gan基hemt是耗尽型器件，也称常开型器件。
3、耗尽型器件需要一个负压电源将器件关闭，不仅增加了电路误开启的危险，也增加了整个电路的功耗。为提高安全性，减少电路功耗，常用各种技术将栅下的二维电子气耗尽以制备增强型器件，也称为常关型器件。外延端制备增强型器件的方法主要有凹栅结构技术、f离子注入技术和p型帽层技术，其中凹栅结构和f离子注入均易损伤势垒层引起电流崩塌，p型帽层技术更适合于制备高可靠性gan基hemt器件。因此，制备高质量的p型氮化镓帽层是制备高可靠性gan基增强型功率器件的重要环节。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种外延片及其制备方法，可以有效改善目前常规帽层中镁原子扩散引起的二维电子气损伤问题，以及帽层中空穴浓度下降和不均匀的问题。
2、本技术第一方面提供一种外延片制备方法，包括：
3、提供异质结外延层；
4、在所述异质结外延层上形成帽层，得到外延片；
5、所述帽层包括依次层叠设置的第一子层、第二子层以及第三子层，所述第一子层与所述异质结外延层贴合。
6、在一些实施方式中，形成所述第一子层的步骤，包括：
7、向反应腔内通入第一镓源和第一氮源，在氢气氛围下，在所述异质结外延层上生长氮化镓层；
8、关闭所述第一镓源，通入第一镁源对所述氮化镓层进行掺杂，在所述异质结外延层上生长所述第一子层。
9、在一些实施方式中，在所述生长所述第一子层的过程中，
10、所述第一镁源具有第一气流量q1，所述第一气流量q1的范围为100～800sccm；所述第一子层具有第一生长温度t1，所述第一生长温度t1的范围为900～1100℃；所述第一子层具有第一生长压力p1，所述第一生长压力p1的范围为200～800mbar；所述氮化镓层具有第一生长时间t1，所述第一生长时间t1为30～90s，所述掺杂的时间为10～50s；所述第一子层的生长循环数为1～2循环。
11、在一些实施方式中，形成所述第二子层的步骤，包括：
12、同时向所述反应腔内通入第二镓源、第二氮源和第二镁源，在所述氢气氛围下，在所述第一子层上生长所述第二子层。
13、在一些实施方式中，在所述生长所述第二子层的过程中，
14、所述第二镁源具有第二气流量q2，满足：1≤q2/q1≤2；所述第二子层具有第二生长温度t2，所述第二生长温度t2的范围为900～1100℃；所述第二子层具有第二生长压力p2，所述第二生长压力p2的范围为200～800mbar；所述第二子层具有第二生长时间t2，所述第二生长时间t2为30～120s。
15、在一些实施方式中，形成所述第三子层的步骤，包括：
16、同时向所述反应腔内通入第三镓源、第三氮源和第三镁源，在所述氢气氛围下，在所述第二子层上生长所述第三子层。
17、在一些实施方式中，在所述生长所述第三子层的过程中，
18、所述第三镁源具有第三气流量q3，满足：0.5≤q3/q1≤1.2；所述第三子层具有第三生长温度t3，所述第三生长温度t3的范围为900～1100℃；所述第三子层具有第三生长压力p3，所述第三生长压力p3的范围为200～800mbar；所述第三子层具有第三生长时间t3，所述第三生长时间t3为5～20min。
19、在一些实施方式中，所述第一镓源的气流量为20～100sccm；所述第一氮源的气流量为5000～50000sccm。
20、在一些实施方式中，所述第二镓源的气流量为20～100sccm；所述第二氮源的气流量为5000～50000sccm。
21、在一些实施方式中，所述第三镓源的气流量为20～100sccm；所述第三氮源的气流量为5000～50000sccm。
22、在一些实施方式中，所述第一镓源选自三甲基镓、三乙基镓中的至少一种；所述第一氮源选择氨气；所述第一镁源选择二茂镁。
23、在一些实施方式中，所述第二镓源选自三甲基镓、三乙基镓中的至少一种；所述第二氮源选择氨气；所述第二镁源选择二茂镁。
24、在一些实施方式中，所述第三镓源选自三甲基镓、三乙基镓中的至少一种；所述第三氮源选择氨气；所述第三镁源选择二茂镁。
25、在一些实施方式中，在生长第一子层之后，还包括：
26、对所述第一子层进行第一次退火处理，在所述第一次退火处理的过程中，第一退火温度为800～1000℃，第一退火时间为30～90s。
27、在一些实施方式中，在所述异质结外延层上形成帽层，得到外延片之后，还包括：
28、在氮气氛围下对所述外延片进行第二次退火处理。
29、在一些实施方式中，在所述第二次退火处理过程中，第二退火温度为650～850℃；第二退火压力为400～1000mbar；第二退火时间为10～30min。
30、本技术的第二方面提供一种外延片，外延片采用如前所述的外延片制备方法制备得到。
31、在一些实施方式中，所述外延片包括帽层，所述帽层包括依次层叠设置的第一子层、第二子层以及第三子层，所述第一子层具有第一厚度d1，所述第二子层具有第二厚度d2，所述第三子层具有第三厚度d3，满足：d1<d3，d2<d3。
32、在一些实施方式中，所述第一厚度d1的范围为1～15nm；和/或，
33、所述第二厚度d2的范围为1～10nm；和/或，
34、所述第三厚度d3的范围为50～500nm。
35、在一些实施方式中，所述帽层中镁原子的浓度为0.5～5e19atoms/cm3。
36、本技术的有益效果在于：
37、本技术提供的一种外延片制备方法，包括：提供异质结外延层；在异质结外延层上形成帽层，得到外延片；帽层包括依次层叠设置的第一子层、第二子层以及第三子层，第一子层与异质结外延层贴合。本技术通过在异质结外延层上制备帽层，帽层包括依次层叠设置的第一子层、第二子层以及第三子层；其中第一子层可以减小帽层中的镁原子向异质结外延层扩散；第二子层可以弥补第一子层在退火时镁原子的扩散损伤；因此，本技术通过将帽层设置为层叠设置的第一子层、第二子层以及第三子层，可以有效改善目前常规帽层中镁原子扩散引起的二维电子气损伤问题，以及帽层中空穴浓度下降和不均匀的问题。
1.一种外延片制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的外延片制备方法，其特征在于，形成所述第一子层(201)的步骤，包括：
3.根据权利要求2所述的外延片制备方法，其特征在于，在所述生长所述第一子层(201)的过程中，
4.根据权利要求3所述的外延片制备方法，其特征在于，形成所述第二子层(202)的步骤，包括：
5.根据权利要求4所述的外延片制备方法，其特征在于，在所述生长所述第二子层(202)的过程中，
6.根据权利要求3所述的外延片制备方法，其特征在于，形成所述第三子层(203)的步骤，包括：
7.根据权利要求6所述的外延片制备方法，其特征在于，在所述生长所述第三子层(203)的过程中，
8.根据权利要求7所述的外延片制备方法，其特征在于，所述第一镓源的气流量为20～100sccm；所述第一氮源的气流量为5000～50000sccm；和/或，
9.根据权利要求7所述的外延片制备方法，其特征在于，
10.根据权利要求2所述的外延片制备方法，其特征在于，在生长第一子层(201)之后，还包括：
11.根据权利要求1所述的外延片制备方法，其特征在于，在所述异质结外延层(100)上形成帽层(200)，得到外延片(300)之后，还包括：
12.根据权利要求11所述的外延片制备方法，其特征在于，在所述第二次退火处理过程中，第二退火温度为650～850℃；第二退火压力为400～1000mbar；第二退火时间为10～30min。
13.一种外延片，其特征在于，外延片(300)采用如权利要求1～12中任一项所述的外延片制备方法制备得到。
14.根据权利要求13所述的外延片，其特征在于，所述外延片(300)包括帽层(200)，所述帽层(200)包括依次层叠设置的第一子层(201)、第二子层(202)以及第三子层(203)，所述第一子层(201)具有第一厚度d1，所述第二子层(202)具有第二厚度d2，所述第三子层(203)具有第三厚度d3，满足：d1<d3，d2<d3。
15.根据权利要求14所述的外延片，其特征在于，
16.根据权利要求14所述的外延片，其特征在于，所述帽层(200)中镁原子的浓度为0.5～5e19 atoms/cm3。
