[發(fā)明專利]一種Inx 有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201611087469.9 | 申請日： | 2016-12-01 |
| 公開（公告）號： | CN106601787B | 公開（公告）日： | 2020-06-26 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 楊學(xué)林;沈波;張潔;程建朋;馮玉霞;紀(jì)攀峰 | 申請（專利權(quán)）人： | 北京大學(xué) |
| 主分類號： | H01L29/06 | 分類號： | H01L29/06;H01L29/20;H01L29/778;H01L21/335 |
| 代理公司： | 北京萬象新悅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360 | 代理人： | 李稚婷 |
| 地址： | 100871*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
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本發(fā)明公布了一種高電學(xué)性能InxAlyGa1?x?yN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)外延方法，是在生長一層GaN外延層后，在其上生長GaN溝道層；然后停止生長，將溫度降至低溫，即600?900℃溫度范圍內(nèi)；待溫度穩(wěn)定后生長低溫AlN插入層；隨后再生長InxAlyGa1?x?yN勢壘層，形成InxAlyGa1?x?yN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有的高溫AlN插入層技術(shù)相比，本發(fā)明改為低溫AlN插入層，避免了GaN外延層在高溫AlN插入層生長環(huán)境下的表面退化，降低了界面的粗糙度，提高了異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的界面質(zhì)量，進而提高2DEG的遷移率，十分適合于高頻、高功率器件的研制。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高電學(xué)性能InxAlyGa1-x-yN/GaN(0≤x≤0.8， 0y≤1.0，且x+y≤1.0)異質(zhì)結(jié)構(gòu)外延方法。
背景技術(shù)
以III族氮化物為代表的第三代半導(dǎo)體具有高禁帶寬度、高擊穿電場、高飽和電子漂移速度以及強極化等優(yōu)異的性質(zhì)，特別是基于InAlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)因其在較薄勢壘層下可實現(xiàn)高濃度二維電子氣(2DEG)特性，有望在高頻、高溫器件應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，也因此使其成為國際上氮化物領(lǐng)域研究的熱點之一。但是目前InAlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)器件尚未得到實用化，主要是在材料質(zhì)量方面存在一系列關(guān)鍵科學(xué)問題，特別是在高載流子濃度條件下，2DEG 電子遷移率提升受到一定限制。而2DEG遷移率和濃度是表征GaN基異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量的兩個最重要指標(biāo)，對于提高器件的輸出功率密度以及頻率特性具有重要作用。研究表明，界面粗糙度是限制2DEG提升的一個最主要原因。因此，如何通過界面控制提高界面質(zhì)量，在高濃度 2DEG條件下獲得高遷移率的InAlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)外延材料，是研制高頻、高溫電子器件需要解決的首要問題。
目前，為了實現(xiàn)高遷移率的InAlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)外延材料，國際上采用的方法主要是高溫AlN插入層(900℃)技術(shù)，如文獻[1]M.Gonschork,et al.,Appl.Phys.Lett.89,062106 (2006).和[2]D.Marti,et al.,IEEE Electron Device Lett.37,1025(2016)中記載的方法。該技術(shù)主要是考慮到AlN的最佳生長環(huán)境是高溫。然而，由于InAlGaN勢壘層的最佳生長溫度是低溫(900℃)，這樣在生長完AlN后需要一個中斷時間來降溫和改變生長氣氛，而這種中斷過程會造成界面質(zhì)量下降，影響遷移率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有InxAlyGa1-x-yN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)外延技術(shù)上的不足，提供了一種新型的高遷移率、高載流子濃度的InxAlyGa1-x-yN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)制備方法，即采用低溫的AlN 插入層，同時將中斷改在AlN插入層前。采用該方法能夠有效克服現(xiàn)有InxAlyGa1-x-yN/GaN 異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面質(zhì)量差的技術(shù)難點，能大幅度提高InxAlyGa1-x-yN/GaN異質(zhì)結(jié)構(gòu)電學(xué)特性，因此，可顯著提高GaN基高頻、高功率電子器件的性能。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
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- 同類專利
- 專利分類
H01L 半導(dǎo)體器件；其他類目中不包括的電固體器件
H01L29-00 專門適用于整流、放大、振蕩或切換，并具有至少一個電位躍變勢壘或表面勢壘的半導(dǎo)體器件；具有至少一個電位躍變勢壘或表面勢壘，例如PN結(jié)耗盡層或載流子集結(jié)層的電容器或電阻器；半導(dǎo)體本體或其電極的零部件
H01L29-02 .按其半導(dǎo)體本體的特征區(qū)分的
H01L29-40 .按其電極特征區(qū)分的
H01L29-66 .按半導(dǎo)體器件的類型區(qū)分的
H01L29-68 ..只能通過對一個不通有待整流、放大或切換的電流的電極供給電流或施加電位方可進行控制的
H01L29-82 ..通過施加于器件的磁場變化可控的
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