[發(fā)明專利]氮化鎵基半導(dǎo)體器件及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710795972.8
• 申請(qǐng)日: 2017-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN107611174B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李尚俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英諾賽科（珠海）科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/20
• 分類號(hào): H01L29/20;H01L29/205;H01L29/207;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 林青中

本發(fā)明提供一種氮化鎵基半導(dǎo)體器件及其制作方法，氮化鎵基半導(dǎo)體器件包括基板，于所述基板上生長(zhǎng)的緩沖層，于所述緩沖層上生長(zhǎng)的非有意摻雜氮化鎵層，于所述非有意摻雜氮化鎵層上生長(zhǎng)的通道層，于所述通道層上生長(zhǎng)的擴(kuò)散停止層，于所述擴(kuò)散停止層上生長(zhǎng)的P型摻雜氮化鎵帽層。所述擴(kuò)散停止層用來阻止所述P型摻雜氮化鎵帽層中的摻雜物向所述通道層移動(dòng)，從而保證所述P型摻雜氮化鎵帽層中摻雜物的濃度，達(dá)到維持氮化鎵基半導(dǎo)體器件的增強(qiáng)特性有效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氮化鎵基半導(dǎo)體器件及其制作方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有電力半導(dǎo)體市場(chǎng)以硅的功率器件為主，過去20年，硅功率器件每隔10年提高5～6倍的電力密度，但是其電力密度已經(jīng)接近理論極限，很難期待性能方面能再提高。

相比硅或砷化鎵，氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體具有帶隙寬(Eg＝3.4eV)、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、高擊穿電壓、高電子飽和漂移速度及優(yōu)良的抗輻射性能。另外，相比硅電力半導(dǎo)體，GaN電力半導(dǎo)體具有低溫抵抗特性，具有可以減少電力半導(dǎo)體引起的電力轉(zhuǎn)換損失，做到電力系統(tǒng)電力損耗最少化等優(yōu)點(diǎn)。GaN半導(dǎo)體器件通過小型化、高電壓、高速轉(zhuǎn)換而成為低損耗、高效率的新一代電力功率器件，產(chǎn)業(yè)網(wǎng)、電力網(wǎng)、信息通信等領(lǐng)域?qū)aN半導(dǎo)體的需要不斷擴(kuò)大。

但是GaN電力半導(dǎo)體中為體現(xiàn)增強(qiáng)性(e-mode)，在柵極上要有摻雜P型氮化鎵層，目前主要使用的摻雜物為鎂(Mg)。由于P型氮化鎵層存在結(jié)晶缺陷或在熱處理過程中容易產(chǎn)生電荷移動(dòng)等問題，P型氮化鎵層中的鎂會(huì)在結(jié)晶內(nèi)部移動(dòng)。當(dāng)與P型氮化鎵層接觸的氮化鋁鎵層中鋁的組成小于50％時(shí)，P型氮化鎵層的中鎂很容易移動(dòng)至氮化鋁鎵層，而在GaN電力半導(dǎo)體領(lǐng)域中，氮化鋁鎵層中鋁的組成通常在20％～30％。因此，在GaN電力半導(dǎo)體領(lǐng)域中由于鎂容易移動(dòng)到氮化鋁鎵層，從而引起GaN基半導(dǎo)體器件的增強(qiáng)特性降低甚至失效。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種氮化鎵基半導(dǎo)體器件，可以維持氮化鎵基半導(dǎo)體器件的增強(qiáng)特性有效。

具體技術(shù)方案如下：

氮化鎵基半導(dǎo)體器件，包括：

基板；

于所述基板上生長(zhǎng)的緩沖層(Buffer Layer)；

于所述緩沖層上生長(zhǎng)的非有意摻雜氮化鎵層(u-GaN Layer)；

于所述非有意摻雜氮化鎵層上生長(zhǎng)的通道層(u-GaN channel Layer)；

于所述通道層上生長(zhǎng)的Al_nGa_(1-n)N層，其中0≤n≤1；

于所述Al_nGa_(1-n)N層上生長(zhǎng)的擴(kuò)散停止層(DSL，Diffusion Stop Layer)；

于所述擴(kuò)散停止層上生長(zhǎng)的P型摻雜氮化鎵帽層(p-GaN Layer)，所述擴(kuò)散停止層用來阻止所述P型摻雜氮化鎵帽層中的摻雜物向所述Al_nGa_(1-n)N層移動(dòng)。

上述氮化鎵基半導(dǎo)體器件通過在所述Al_nGa_(1-n)N層與所述P型摻雜氮化鎵帽層之間設(shè)置所述擴(kuò)散停止層，用來阻止所述P型摻雜氮化鎵帽層中的摻雜物向所述AlnGa1-nN層移動(dòng)，從而保證所述P型摻雜氮化鎵帽層中摻雜物的濃度，達(dá)到維持氮化鎵基半導(dǎo)體器件的增強(qiáng)特性有效。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述擴(kuò)散停止層為In_aAl_bGa_cB_dN層，所述In_aAl_bGa_cB_dN層中，a+b+c+d＝1，0≤a≤1,0≤b≤1,0≤c≤1,0d≤1。