[發明專利]GaN半導體器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201711332293.3
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108054097B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 李尚俊;金榮善
• 申請（專利權）人: 英諾賽科（珠海）科技有限公司
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L21/02;H01L29/778
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄭彤

本發明涉及一種GaN半導體器件及其制備方法，制備方法包括如下步驟：獲取基板；于所述基板上形成緩沖層；于所述緩沖層上形成非有意摻雜氮化鎵層；于所述非有意摻雜氮化鎵層上形成Al_xGa_1?xN層，其中x≥40％；于所述Al_xGa_1?xN層上形成氮化鎵帽層或P型氮化鎵層，即得所述GaN半導體器件。采用上述制備方法可以在氮化鎵層上直接生長高鋁含量氮化鋁鎵層，能帶彎曲現象加大，二維電子氣(2DEG)的效果加大，可以改善GaN半導體器件的特性，開關損失最小化，實現系統消費電力最小化。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種GaN半導體器件及其制備方法。

背景技術

電力半導體市場占有整個半導體市場的10％的龐大市場，但之前的電力半導體市場以利用硅的功率器件為主。在過去20年，每隔10年間，硅功率器件提高5～6倍的電力密度，很難期待性能上的提高。

與硅和砷化鎵相比，氮化鎵具有帶隙寬(Eg＝3.4eV)，在高溫下穩定(700℃)等特征。相比硅電力半導體，氮化鎵電力半導體具有低溫抵抗特性，不僅可以減少隨著電力半導體而引起的-電閘的損失，還可以做到系統消費電力最少化等優點。依靠氮化鎵半導體器件小型化，高電壓，高速電閘，可以實現低損失，高效率的下一代電力器件，可以滿足產業用，電力網，信息通信部門的需求。

氮化鎵半導體器件之所以能在高電壓高速開關是因為可以直接利用氮化鎵層和氮化鋁鎵層接觸所產生的能帶彎曲現象。通常，氮化鋁鎵中鋁的含量是20％～30％。若在鋁含量較高的氮化鋁鎵上直接生長氮化鎵層，能帶彎曲現象更加大，可以更有效地實現高速開關。但為使用高含量氮化鋁鎵層引起的V/III比例(ratio)會導致已生長出的氮化鎵層表面的特性變化(decomposition)，很難生長高品質氮化鋁鎵層。

因此，有必要開發一種能夠制備高鋁含量氮化鋁鎵層的GaN半導體器件的制備方法。

發明內容

基于此，本發明的目的是提供一種GaN半導體的制備方法。

具體的制備方法如下：

一種GaN半導體器件的制備方法，包括如下步驟：

獲取基板；

于所述基板上形成緩沖層；

于所述緩沖層上形成非有意摻雜氮化鎵層；

于所述非有意摻雜氮化鎵層上形成Al_xGa_1-xN層，其中x≥40％，工藝參數為：生長溫度600℃,鋁源的流速500μmol/min,NH₃流速5L/min；

于所述Al_xGa_1-xN層上形成氮化鎵帽層或P型氮化鎵層，即得所述GaN半導體器件。

在其中一些實施例中，其中40％≤x≤100％。

在其中一些實施例中，所述工藝參數為：生長溫度的范圍為500-580℃，鋁源的流速為550-650μmol/min，NH3流速為5.5-7L/min。

在其中一些實施例中，所述非有意摻雜氮化鎵層包括若干層交替層疊的第一非有意摻雜氮化鎵層和碳沉積氮化鎵層，與所述緩沖層接觸的為所述第一非有意摻雜氮化鎵層。

在其中一些實施例中，所述第一非有意摻雜氮化鎵層的厚度小于100nm，所述碳沉積氮化鎵層的厚度大于10nm。

在其中一些實施例中，所述第一非有意摻雜氮化鎵層和所述碳沉積氮化鎵層的層數的總和大于5。

在其中一些實施例中，所述緩沖層的材質為氮化鋁、氮化鎵或氮化鋁鎵。