[發(fā)明專利]一種高頻氮化鎵肖特基二極管外延片及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010841512.6
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN112071897B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李傳皓;李忠輝;潘傳奇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/872;H01L21/329
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 施昊

1.一種高頻氮化鎵肖特基二極管外延片，其特征在于，包括：襯底層、AlN成核層、InAlN成核層、下層非故意摻雜GaN層、上層非故意摻雜GaN層、n⁺-GaN重摻層和AlGaN極化輕摻層；

所述襯底層、AlN成核層、InAlN成核層、下層非故意摻雜GaN層、上層非故意摻雜GaN層、n⁺-GaN重摻層和AlGaN極化輕摻層按從下往上的順序依次疊加，InAlN成核層用于增加n⁺-GaN重摻層生長前的壓應(yīng)力增量。

2.如權(quán)利要求1所述的一種高頻氮化鎵肖特基二極管外延片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)選取襯底，將所述襯底設(shè)置在氣相外延生長設(shè)備的內(nèi)基座上；

(2)將反應(yīng)室升溫至1000～1100℃，且設(shè)定所述反應(yīng)室的壓力為50～150torr，在氫氣氛圍下烘烤所述襯底5～15min；

(3)將所述反應(yīng)室升溫至1100～1200℃，且設(shè)定所述反應(yīng)室的壓力為30～200torr，通入氨氣，供氨時長為6～24s；然后關(guān)閉氨氣的同時通入鋁源，供鋁時長為6～24s；重復(fù)進行所述氨氣和鋁源的分時輸運工藝，直至AlN成核層的生長厚度達到D₁，完成后關(guān)閉所述鋁源；

(4)保持所述反應(yīng)室30～200torr的壓力不變，在氨氣氛圍中將所述反應(yīng)室的溫度降至700～900℃，通入銦源和鋁源，生長厚度為D₂的In_xAl_1-xN成核層，其中x為合金InAlN的In組分，結(jié)束后關(guān)閉所述銦源和鋁源；

(5)保持所述反應(yīng)室700～900℃的溫度不變，在氨氣氛圍中將所述反應(yīng)室的壓力調(diào)整為100～500torr，通入鎵源，生長厚度為T₁的下層非故意摻雜GaN層，完成后關(guān)閉所述鎵源；

(6)保持所述反應(yīng)室100～500torr的壓力不變，在氨氣氛圍中將所述反應(yīng)室的溫度升至1000～1100℃，再次通入鎵源，生長厚度為T₂的上層非故意摻雜GaN層；

(7)保持生長條件不變，通入硅烷生長n+-GaN重摻層，完成后關(guān)閉所述硅烷和鎵源；InAlN成核層用于增加n⁺-GaN重摻層生長前的壓應(yīng)力增量；

(8)在氨氣氛圍中將所述反應(yīng)室的壓力降為30～150torr，設(shè)定所述反應(yīng)室的溫度為950～1100℃，再次通入所述鎵源和鋁源，生長厚度為H的Al_yGa_1-yN極化輕摻層，其中y為合金AlGaN的Al組分，通過固定所述鎵源流量，逐漸增大所述鋁源流量或者固定所述鋁源流量，逐漸減小所述鎵源流量，實現(xiàn)鋁組分y沿AlGaN極化輕摻層的外延方向逐漸增大，完成后關(guān)閉所述鎵源和鋁源；

(9)在氨氣保護下將所述反應(yīng)室的溫度降至室溫，取出高頻氮化鎵肖特基二極管外延片。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高頻氮化鎵肖特基二極管外延片的制備方法，其特征在于,步驟(3)中的所述AlN成核層厚度范圍D₁設(shè)置為10～30nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高頻氮化鎵肖特基二極管外延片的制備方法，其特征在于,步驟(4)中的所述InAlN成核層的厚度范圍D₂設(shè)置為20～40nm，所述合金InAlN的In組分x的范圍設(shè)置為5～20％。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高頻氮化鎵肖特基二極管外延片的制備方法，其特征在于,步驟(5)中的所述下層非故意摻雜GaN層厚度范圍T₁設(shè)置為3～15nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高頻氮化鎵肖特基二極管外延片的制備方法，其特征在于,步驟(6)中的所述上層非故意摻雜GaN層厚度范圍T₂設(shè)置為0.5～1.2μm。