[發明專利]N-face AlGaN/GaN磊晶結構及其主動組件與其積體化的極性反轉制作方法

在審

• 申請號: 201811102916.2
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN110931550A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 黃知澍
• 申請（專利權）人: 黃知澍
• 主分類號: H01L29/20
• 分類號: H01L29/20;H01L21/336;H01L29/778
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

本發明是關于一種N?face AlGaN/GaN磊晶結構及其主動組件與其制作方法。其結構包含：一基底；一位于硅基底上之具碳摻雜之緩沖層；一位于具碳摻雜之緩沖層上之具碳摻雜之GaN層；一位于本質GaN碳摻雜層上的本質Al(y)GaN緩沖層；一位于本質Al(y)GaN緩沖層上的本質GaN通道層；以及一位于本質GaN通道層上的本質Al(x)GaN層，其中該X＝0.1～0.3，該y＝0.05～0.75。其組件藉由P?GaN倒置梯型閘極或陽極結構使N?face AlGaN/GaN磊晶結構內的2維電子氣在P?GaN倒置梯型結構下方處能呈現空乏狀態，此時2維電子氣位于本質GaN通道層與該本質Al(y)GaN層的接面處；爾后，藉由上述結構制作出P型氮化鎵閘極加強型AlGaN/GaN高速電子遷移率晶體管等主動組件。

技術領域

本發明是關于一種磊晶結構，特別是關于一種N-face AlGaN/GaN半導體系列成長的磊晶結構及其主動組件與其積體化的制作方法。

背景技術

在過去的習知技藝中，以磊晶結構來達到加強型AlGaN/GaN高速電子遷移率晶體管(E-Mode AlGaN/GaN HEMT)最常見的方式就是1.Ga-face P-GaN閘極加強型高速電子遷移率晶體管結構、2.N-Face Al(x)GaN閘極加強型高速電子遷移率晶體管結構，但正如兩者組件的命名方式就可知只有閘極的區域會保留P-GaN或Al(x)GaN。

最常見的制程方式就是使用一種磊晶結構，并將閘極區域以外的P-GaN以干式蝕刻的方式蝕刻掉，并盡量保持下一層的磊晶層厚度的完整性，因為當下一層的磊晶層被蝕刻掉太多的話會連帶造成N-face P-GaN閘極加強型高速電子遷移率晶體管結構的AlGaN/GaN接面的2維電子氣無法形成。因此，以干式蝕刻的方式其實難度很高因為:1.蝕刻深度難掌控、2.磊芯片上每一個磊晶層的厚度還是會有不均勻的；此外，此磊晶結構與一般空乏型高速電子遷移率晶體管結構磊晶結構皆有電流崩塌效應(Current Collapse)的問題必須去解決，例如：緩沖層的缺陷(Buffer Traps)及表面缺陷(Surface Traps)。

有鑒于此，本發明針對上述的缺失，提出一種嶄新的AlGaN/GaN磊晶結構與以及利用該磊晶結構所形成的主動組件與其積體化的制作方法。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種嶄新的N-face AlGaN/GaN磊晶結構與利用該磊晶結構所形成的主動組件與其積體化的極性反轉制作方法，以解決磊晶結構在高速電子遷移率晶體管所遇到的制程瓶頸，并且本發明的AlGaN/GaN磊晶結構基板上在極性反轉制程后可一次性形成數種能夠在高電壓高速操作的主動組件。

本發明的另一目的在于藉由P-GaN倒置梯型閘極或陽極結構使N-face AlGaN/GaN磊晶結構內的2維電子氣在P-GaN倒置梯型結構下方處能呈現空乏狀態，以制作出P型氮化鎵閘極加強型AlGaN/GaN高速電子遷移率晶體管、P型氮化鎵陽極AlGaN/GaN蕭特基位障二極管或混合型組件。

為達上述目的，本發明提出一種N-face AlGaN/GaN磊晶結構，其包含有一基底；一位于基底上的本質GaN碳摻雜層；一具碳摻雜之緩沖層其位于該基底上；

一本質GaN碳摻雜層，其位于該具碳摻雜之緩沖層上；一位于本質GaN碳摻雜層上的本質Al(y)GaN緩沖層；一位于本質Al(y)GaN緩沖層上的本質GaN通道層；以及一位于本質GaN通道層上的本質Al(x)GaN層，其中該X＝0.1～0.3，該y＝0.05～0.75。

本發明更提出數種使用該N-face的AlGaN/GaN磊晶結構所制得的具有P-GaN倒置梯型結構的晶體管或蕭特基位障二極管組件，與其制作方法。

附圖說明