[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)及其生長(zhǎng)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410728639.1
• 申請(qǐng)日: 2014-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN104465720A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉揚(yáng);倪毅強(qiáng);周德秋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L21/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛(wèi)

1.一種半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括由下至上依次包括襯底、成核層、新型氮化物插入層、應(yīng)力緩沖層、高阻氮化物外延層、非摻雜GaN溝道層和異質(zhì)結(jié)勢(shì)壘層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的新型氮化物插入層為薄層鋁鎵氮層，厚度為1~500nm；所述新型氮化物插入層中的鋁組分均勻分布，或隨著厚度的變化而變化，或是形成多層結(jié)構(gòu)或者超晶格結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的襯底為Si襯底、碳化硅襯底中的任一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的成核層為AlN、AlGaN、AlInGaN、GaN的任一種或組合；成核層厚度為1nm~500m。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的應(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。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的高阻氮化物外延層為AlN、AlGaN、GaN的任一種或組合，厚度為100nm~5μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的高阻氮化物外延層摻雜Mg、Be、C、Fe或Zn；所述非摻雜GaN溝道層厚度為5~200nm；所述異質(zhì)結(jié)勢(shì)壘層為AlGaN、AlInN、AlInGaN、AlN材料中的一種或任意幾種組合，該異質(zhì)結(jié)勢(shì)壘層為非摻雜層或n型摻雜層，異質(zhì)結(jié)勢(shì)壘層的厚度10~30?nm。

8.一種權(quán)利要求1至7任一所述的半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1?.?在襯底上生長(zhǎng)成核層；

S2?.?在成核層上生長(zhǎng)一層薄層鋁鎵氮層插入層；厚度為1~500nm；

S3?.?在新型氮化物插入層上生長(zhǎng)一層應(yīng)力緩沖層；

S4?.?在應(yīng)力緩沖層上生長(zhǎng)一層高阻氮化物外延層；

S5?.?在高阻氮化物外延層上生長(zhǎng)一層非摻雜GaN溝道層；

S6?.?在非摻雜GaN溝道層上生長(zhǎng)一層異質(zhì)結(jié)勢(shì)壘層。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)方法，其特征在于：所述的成核層、薄層鋁鎵氮插入層、應(yīng)力緩沖層、高阻氮化物外延層、非摻雜GaN溝道層和異質(zhì)結(jié)勢(shì)壘層的生長(zhǎng)方法包括是金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法或分子束外延法。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種半導(dǎo)體外延結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)方法，其特征在于：所述的薄層鋁鎵氮插入層中的鋁組分均勻分布，或隨著厚度的變化而變化，或是形成多層結(jié)構(gòu)或者超晶格結(jié)構(gòu)。