[發(fā)明專利]一種厚膜高阻氮化物半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)及其生長(zhǎng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310673040.8
• 申請(qǐng)日: 2013-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN103633134A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉揚(yáng);倪毅強(qiáng);賀致遠(yuǎn);周德秋;張佰君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L21/335;H01L29/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種厚膜高阻氮化物半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，由下至上依次包括襯底、成核層、應(yīng)力緩沖層和氮化物材料層，所述氮化物材料層包括間隔布設(shè)的氮化物半導(dǎo)體材料層和新型基本氮化物復(fù)合夾層，氮化物半導(dǎo)體材料層位于應(yīng)力緩沖層上方；所述新型基本氮化物復(fù)合夾層包括第一氮化物夾層和位于所述第一氮化物夾層上方的第二氮化物夾層，所述第一氮化物夾層為p型，所述第二氮化物夾層為一層弛豫氮化物夾層；其中第一氮化物夾層位于氮化物半導(dǎo)體材料層上方。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚膜高阻氮化物半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述襯底為硅襯底、絕緣襯底硅、藍(lán)寶石襯底、碳化硅、鈮酸鋰、氮化鎵或氮化鋁襯底中的任一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚膜高阻氮化物半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述成核層為AlGaN層、AlInGaN層、AlN層或GaN層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚膜高阻氮化物半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述應(yīng)力緩沖層為AlN、AlGaN、GaN的任一種或組合；應(yīng)力緩沖層厚度為100nm~10μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚膜高阻氮化物半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述氮化物半導(dǎo)體材料層為AlGaN層、AlInGaN層或GaN層；其厚度為100nm~20μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚膜高阻氮化物半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一氮化物夾層為p型摻雜GaN層、AlN層或AlGaN層，是通過(guò)摻雜Mg、Be、Zn、Mn或C的雜質(zhì)以實(shí)現(xiàn)P型摻雜；所述的第一氮化物夾層材料厚度為1nm~50nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚膜高阻氮化物半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二氮化物夾層為一層弛豫氮化物夾層；所述弛豫氮化物夾層包括AlN、AlGaN任一種或組合；所述的弛豫氮化物夾層材料厚度為1nm~50nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的厚膜高阻氮化物半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)還包括形成于所述氮化物層半導(dǎo)體材料層上的有源區(qū)，所述有源區(qū)選自InGaN/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)和P型氮化物構(gòu)成的發(fā)光二極管、AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)成的高電子遷移率晶體管、AlGaInN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)成的高電子遷移率晶體管、AlN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)成的高遷移率三極管、氮化鎵MOSFET、UVLED、光電探測(cè)器或太陽(yáng)能電池。

9.一種厚膜高阻氮化物半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)方法，其特征在于，包括：?

1）提供一種襯底；

2）在所述襯底上生長(zhǎng)成核層；

3）在所述成核層上生長(zhǎng)應(yīng)力緩沖層；

4）在應(yīng)力緩沖層上生長(zhǎng)一層氮化物半導(dǎo)體材料層；

5）在氮化物半導(dǎo)體材料層上生長(zhǎng)新型基本氮化物復(fù)合夾層，其中新型基本氮化物復(fù)合夾層第一氮化物夾層和位于所述第一氮化物夾層上方的第二氮化物夾層；

6）在新型基本氮化物復(fù)合夾層上生長(zhǎng)另一層氮化物半導(dǎo)體材料層；

7）依次重復(fù)步驟5）和步驟6）直到生長(zhǎng)到足夠厚度的氮化物半導(dǎo)體材料層為止。