[發(fā)明專(zhuān)利]GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011636477.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112736128A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付羿;周名兵
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 晶能光電（江西）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/06
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/06;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)將其制備方法，其中，GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)從下至上依次包括：硅襯底層、緩沖層、高阻耐壓層、溝道層及勢(shì)壘層，其中，硅硅襯底層表面制備有多孔結(jié)構(gòu)；緩沖層通過(guò)外延側(cè)向生長(zhǎng)技術(shù)生長(zhǎng)于硅襯底層表面。其通過(guò)電化學(xué)腐蝕的方式在硅襯底表面形成多孔結(jié)構(gòu)的方式，有效抑制硅襯底GaN基HEMT器件的襯底射頻損耗，降低GaN基HEMT器件制作成本的同時(shí)擴(kuò)展其應(yīng)用，尤其可應(yīng)用于小功率、高密度組網(wǎng)的5G飛基站皮基站。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

相對(duì)于傳統(tǒng)的硅基LDMOSFET器件，GaN基射頻HEMT在高頻、大功率、高溫、功率密度等重要指標(biāo)上有明顯優(yōu)勢(shì)，是5G網(wǎng)絡(luò)基站的核心元件之一。目前，商用的GaN基射頻HEMT都是基于半絕緣SiC(碳化硅)襯底。但是，SiC襯底不但非常昂貴，而且生產(chǎn)技術(shù)壁壘很高。相比之下，硅襯底圓晶尺寸大，價(jià)格便宜，生產(chǎn)技術(shù)成熟?；诠枰r底的GaN基功率HEMT已經(jīng)開(kāi)始規(guī)模應(yīng)用。如果在硅襯底上也能制備高性能的GaN基射頻HEMT，可有望在小功率場(chǎng)景上成功應(yīng)用，將能顯著降低高密度的5G皮基站飛基站組網(wǎng)成本。阻礙硅襯底作為射頻HEMT的主要原因之一是硅襯底的禁帶寬度小、本征載流子濃度大，導(dǎo)致阻抗較低。即使在室溫電阻率高于5000Ω·cm的硅襯底上，GaN基HEMT在高頻高溫應(yīng)用時(shí)也會(huì)硅襯底中產(chǎn)生較大的射頻損失(RF Loss)，劣化HEMT器件的射頻性能。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服以上不足，本發(fā)明提供了一種GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)將其制備方法，有效解決現(xiàn)有硅襯底GaN基HEMT中襯底射頻損耗過(guò)高的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一方面，本發(fā)明提供了一種GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)，所述外延結(jié)構(gòu)從下至上依次包括：硅襯底層、緩沖層、高阻耐壓層、溝道層及勢(shì)壘層，其中，硅硅襯底層表面制備有多孔結(jié)構(gòu)；所述緩沖層通過(guò)外延側(cè)向生長(zhǎng)技術(shù)生長(zhǎng)于所述硅襯底層表面。

另一方面，本發(fā)明提供了一種GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)制備方法，包括：

配備硅襯底，并對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)腐蝕，在硅襯底表面形成多孔結(jié)構(gòu)；

通過(guò)外延側(cè)向生長(zhǎng)技術(shù)在所述硅襯底的多孔結(jié)構(gòu)表面生長(zhǎng)緩沖層；

依次在所述緩沖層表面高阻耐壓層、溝道層及勢(shì)壘層，完成GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)的制備。

本發(fā)明提供的GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)將其制備方法，通過(guò)電化學(xué)腐蝕的方式在硅襯底表面形成多孔結(jié)構(gòu)的方式，有效抑制硅襯底GaN基HEMT器件的襯底射頻損耗，降低GaN基HEMT器件制作成本的同時(shí)擴(kuò)展其應(yīng)用，尤其可應(yīng)用于小功率、高密度組網(wǎng)的5G飛基站皮基站。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明電化學(xué)腐蝕硅襯底層示意圖。

附圖標(biāo)記：

101/201-硅襯底層，202-多孔結(jié)構(gòu)，203-緩沖層，204-高阻耐壓層，205-溝道層，206-勢(shì)壘層。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施案例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)照附圖說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，并獲得其他的實(shí)施方式。

如圖1所示為本發(fā)明提供的GaN基HEMT外延結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以看出，該外延結(jié)構(gòu)從下至上依次包括：硅襯底層201、緩沖層203、高阻耐壓層204、溝道層205及勢(shì)壘層206，其中，硅襯底層201表面制備有多孔結(jié)構(gòu)202；緩沖層203通過(guò)外延側(cè)向生長(zhǎng)技術(shù)生長(zhǎng)于硅襯底層201表面。