[發明專利]氮化鎵基半導體器件及其制造方法

無效

• 申請號: 201110301444.5
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN102420246A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發明（設計）人: 李哉勛
• 申請（專利權）人: 三星LED株式會社
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L29/10;H01L21/335
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 張波

技術領域

本公開涉及半導體器件及其制造方法，更具體地，涉及氮化鎵基半導體器件及其制造方法。

背景技術

近來，隨著信息和通信技術的快速發展，用于高速和大容量信號傳輸的技術正在快速地發展。在這方面，隨著對于個人移動電話、衛星通信、軍事雷達、廣播通信和通信中繼裝置的需求不斷增大，對于高速且大功率電子器件的要求也在不斷增多，該高速且大功率電子器件被需要用于使用微波和毫米波段的高速電信系統。用于控制相對高電平電力的電源裝置在包括通信領域的許多領域中用于各種目的，并且正在對其進行各種類型的研究。

氮化鎵(GaN)基半導體具有優良的材料性質，諸如，大的能隙、高的熱穩定性及化學穩定性、高的電子飽和速度(～3×10⁷cm/秒)等等。此外，使用GaN基半導體的電子器件具有各種優點，諸如，高擊穿電場(～3×10⁶V/cm)、高的最大電流密度、在高溫下穩定的工作特性等等。由于這樣的材料性質，GaN基半導體不僅可以應用于光學器件，而且可以應用于高頻且高功率的電子器件以及高功率器件。

然而，因為GaN基半導體器件通常形成在具有相對低的熱導率的藍寶石襯底上，所以GaN基半導體器件不具有優良的散熱特性。雖然SiC襯底可以用來代替藍寶石襯底以改善散熱特性，但是SiC襯底相對昂貴(價格是藍寶石襯底的約10倍)，由此制造GaN基半導體器件的總成本增大。此外，GaN基半導體器件會具有因GaN層中的位錯而導致的一些問題，其中位錯可因襯底和GaN的晶格常數之間的差異而發生。

發明內容

本發明的實例實施方式提供了氮化鎵基半導體器件，該器件可具有優良的散熱特性、包括很少的缺陷并且還具有改善的電流擴展特性。

本發明的實例實施方式還提供了制造GaN基半導體器件的方法。

根據本發明的一方面，氮化鎵(GaN)基半導體器件包括：導電襯底；AlGaN層，布置在導電襯底上；GaN層，布置在AlGaN層上；和電極層，布置在GaN層上，該電極層形成與GaN層的肖特基接觸。

襯底可包括導熱率比藍寶石襯底高的材料。

襯底可包括Al-Si、Si、Cu、Ni、W、Al、Cr及其組合的至少一種。

襯底和AlGaN層可形成歐姆接觸。

AlGaN層可以是Al_xGa_1-xN層(這里，x可滿足0＜x≤0.6或0.1≤x≤0.5)。

AlGaN層可以是摻雜有n型雜質的層。

GaN層可具有單層結構或多層結構。

GaN層可包括未摻雜GaN層和n摻雜GaN層中的至少之一。

GaN層可包括接觸電極層的第一GaN層以及布置在第一GaN層和AlGaN層之間的第二GaN層。在該情況下，第一GaN層可以是未摻雜層或n摻雜層，第二GaN層可以摻雜有Si和Al的至少一種。

AlGaN層和GaN層可具有N面極性。

GaN基半導體器件還可包括在襯底和電極層之間的超晶格結構層。

GaN層可具有多層結構，超晶格結構層可以布置在構成GaN層的多個層之間。

GaN基半導體器件還可包括布置在GaN層中的阻擋層圖案。

根據本發明另一方面，提供了形成氮化鎵(GaN)基半導體器件的方法，該方法包括：在第一襯底上形成GaN層；在GaN層上形成AlGaN層；在AlGaN層上提供第二襯底；去除第一襯底以暴露GaN層；以及在GaN層的暴露部分上形成電極層，該電極層形成與GaN層的肖特基接觸。

第一襯底可以是藍寶石襯底。

GaN層可以形成為具有單層結構或多層結構。

GaN層可包括未摻雜GaN層和n摻雜GaN層中的至少一種。

形成GaN層的步驟可包括：在第一襯底上形成第一GaN層；以及在第一GaN層上形成第二GaN層。在該情況下，第一GaN層可以是未摻雜GaN層或n摻雜GaN層，第二GaN層可以摻雜有Si和Al的至少一種。

GaN層可形成為具有多層結構，超晶格結構層可以形成在構成GaN層的多個層之間。

AlGaN層可以是Al_xGa_1-xN層(這里，x可滿足0＜x≤0.6或0.1≤x≤0.5)。

AlGaN層可以是n摻雜層。

第二襯底可以是導電襯底。

第二襯底可包括導熱率比第一襯底高的材料。