[發明專利]在異質基底上的第III族氮化物緩沖層結構的p型摻雜

有效

• 申請號: 201810585594.5
• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN108807507B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: S·呂特根;S·穆拉德;A·基特尼斯
• 申請（專利權）人: 阿聚爾斯佩西太陽能有限責任公司
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L29/20;H01L29/207;H01L29/778
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李振東;過曉東

1.在硅基底上的外延第III族氮化物緩沖層結構，其中所述緩沖層結構包括至少一個應力管理層序列，所述應力管理層序列包括位于第一和第二第III族氮化物層之間及與第一和第二第III族氮化物層相鄰的間層結構，其中所述間層結構包含具有比所述第一和第二第III族氮化物層的材料更大的帶隙的第III族氮化物間層材料，及其中p型摻雜劑濃度分布由至少1×10¹⁸cm^-3開始在由所述間層結構至所述第一和第二第III族氮化物層的過渡中降低至少2倍，

其中所述第一第III族氮化物層的厚度為300nm至2000nm，及

所述第二第III族氮化物層的厚度為300nm至1500nm，

其特征在于，

所述間層結構包括三個不同的層：第一、第二和第三第III族氮化物間層，其中每一層的厚度為20nm至200nm，

所述第二和第三第III族氮化物間層及所述第一和第二第III族氮化物層是由GaN制成的，其中所述第一第III族氮化物間層由AlGaN組成，

所述第一第III族氮化物間層具有恒定的鋁含量或者具有由所述第二第III族氮化物間層向所述第三第III族氮化物間層增大漸變的鋁含量。

2.根據權利要求1的緩沖層結構，其中所述應力管理層序列是由GaN-AlGaN-GaN制成的。

3.根據權利要求1或2的緩沖層結構，其中所述p型摻雜劑濃度分布在由所述間層結構至所述第一和第二第III族氮化物層的過渡中降低至少一個數量級或至少兩個數量級，或者其中所述間層結構中的碳濃度比所述第一和第二第III族氮化物層中的碳濃度高三個數量級。

4.根據權利要求1的緩沖層結構，其中所述第二和第三第III族氮化物間層及所述第一和第二第III族氮化物層是由GaN制成的，其中所述第一第III族氮化物間層的鋁含量由與所述第二第III族氮化物間層的界面處的10％升高至與所述第三第III族氮化物間層的界面處的70％。

5.根據權利要求4的緩沖層結構，其中在整個間層結構中，因此在所有三個第III族氮化物間層中，由p型摻雜產生的空穴濃度是恒定的。

6.根據權利要求4的緩沖層結構，其中在整個間層結構中，因此在所有三個第III族氮化物間層中，由p型摻雜產生的空穴濃度為1×10¹⁸cm^-3。

7.根據權利要求1的緩沖層結構，其中所述第二和第三第III族氮化物間層由p型摻雜產生的空穴濃度高于所述第一第III族氮化物間層的空穴濃度。

8.根據權利要求1的緩沖層結構，其中所述第一第III族氮化物間層是非故意地摻雜的。

9.根據權利要求1的緩沖層結構，其中在所述第二和第三第III族氮化物間層中由p型摻雜產生的空穴濃度為5×10¹⁸cm^-3。

10.根據權利要求1或2的緩沖層結構，其中所述p型摻雜劑是碳或鎂或碳與鎂的組合。

11.根據權利要求1或2的緩沖層結構，其包括至少兩個應力管理層序列，其中位于相對于所述硅基底比第一應力管理層序列更大距離處的第二應力管理層序列具有第二間層結構。

12.第III族氮化物器件，其包括在異質基底上的根據前述權利要求之一的外延第III族氮化物緩沖層結構。

13.根據權利要求12的第III族氮化物器件，其是晶體管。

14.根據權利要求12的第III族氮化物器件，其是FET、肖特基二極管、PIN二極管或LED。