[發明專利]氮化鎵基外延結構、半導體器件及其形成方法

有效

• 申請號: 201611092657.0
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN108122966B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 陳龍;李成;袁理
• 申請（專利權）人: 上海新微技術研發中心有限公司
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L29/66;H01L29/778
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

1.一種氮化鎵(GaN)基外延結構，其特征在于，該外延結構包括：

第一氮化鎵層，其摻雜有第一濃度的碳(C)原子；

第二氮化鎵層，其摻雜有第二濃度的碳(C)原子，所述第二濃度小于所述第一濃度；以及

碳原子摻雜阻擋層，其位于所述第一氮化鎵層和所述第二氮化鎵層之間，用于阻擋碳原子在所述第一氮化鎵層和所述第二氮化鎵層之間擴散，

所述碳原子摻雜阻擋層為GaN層、AlN層、Al_yGa_1-yN層和In_xGa_1-xN層中的至少兩層組成的周期性結構，其中，所述周期性結構中的周期數大于2且小于10，0x1，0y1。

2.如權利要求1所述的氮化鎵基外延結構，其特征在于，

所述第一氮化鎵層的厚度為0.5微米-4微米，

所述第二氮化鎵層的厚度為100納米-500納米。

3.如權利要求1所述的氮化鎵基外延結構，其特征在于，

所述第一濃度大于5×10¹⁸CM^-3，

所述第二濃度小于1×10¹⁷CM^-3。

4.一種半導體器件，其特征在于，該半導體器件包括：

襯底；

位于所述襯底表面的緩沖層；

位于所述緩沖層表面的如權利要求1-3中任一項所述的氮化鎵基外延結構；以及

位于所述氮化鎵基外延結構的所述第二氮化鎵層表面的有源層。

5.如權利要求4所述的半導體器件，

所述有源層為Al_ZGa_1-ZN，其中，0.2Z0.5。

6.一種氮化鎵(GaN)基外延結構的形成方法，其特征在于，該形成方法包括：

在襯底表面形成第一氮化鎵層，其摻雜有第一濃度的碳(C)原子；

在所述第一氮化鎵層表面形成碳原子摻雜阻擋層；以及

在所述碳原子摻雜阻擋層表面形成第二氮化鎵層，其摻雜有第二濃度的碳(C)原子，所述第二濃度小于所述第一濃度；

其中，所述碳原子摻雜阻擋層用于阻擋碳原子在所述第一氮化鎵層和所述第二氮化鎵層之間擴散，

所述碳原子摻雜阻擋層為GaN層、AlN層、Al_yGa_1-yN層和In_xGa_1-xN層中的至少兩層組成的周期性結構，其中，所述周期性結構中的周期數大于2且小于10，0x1，0y1。

7.如權利要求6所述的形成方法，其中，

形成所述第二氮化鎵層時所述襯底的溫度高于形成所述第一氮化鎵層時所述襯底的溫度。

8.一種半導體器件的形成方法，其特征在于，該形成方法包括：

在襯底表面形成緩沖層；

在所述緩沖層表面形成第一氮化鎵層，其摻雜有第一濃度的碳(C)原子；

在所述第一氮化鎵層表面形成碳原子摻雜阻擋層；以及

在所述碳原子摻雜阻擋層表面形成第二氮化鎵層，其摻雜有第二濃度的碳(C)原子，所述第二濃度小于所述第一濃度；以及

在所述第二氮化鎵層表面形成有源層，

其中，所述碳原子摻雜阻擋層用于阻擋碳原子在所述第一氮化鎵層和所述第二氮化鎵層之間擴散，

所述碳原子摻雜阻擋層為GaN層、AlN層、Al_yGa_1-yN層和In_xGa_1-xN層中的至少兩層組成的周期性結構，其中，所述周期性結構中的周期數大于2且小于10，0x1，0y1。