[發(fā)明專利]一種氮化鎵基外延片及其制備方法與功率射頻器件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210749296.1
• 申請(qǐng)日: 2022-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115132841A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 游正璋;方照詒;黃博崇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 閩都創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L29/20;H01L29/205;H01L29/207;H01L21/335
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王艷齋

1.一種氮化鎵基外延片，其特征在于，所述氮化鎵基外延片包括層疊設(shè)置的襯底、緩沖層、應(yīng)力調(diào)節(jié)層、飄移層、位障層和蓋帽層；

所述位障層包括單層和/或復(fù)合層結(jié)構(gòu)；

所述位障層中的半導(dǎo)體材料包括AlN、Al_xIn_yN或In_yAl_1-xGa_1-x-yN中的任意一種或至少兩種的組合，其中0.1≤x≤1，0≤y≤1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鎵基外延片，其特征在于，所述位障層為單層，半導(dǎo)體材料包括AlInN、AlN或InAlGaN中的任意一種或至少兩種的組合；

優(yōu)選地，所述位障層為復(fù)合層結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體材料包括AlN、Al_xIn_yN或In_yAl_1-xGa_1-x-yN中的任意一種或至少兩種的組合，其中0.1≤x≤1，0≤y≤1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氮化鎵基外延片，其特征在于，所述襯底包括Al₂O₃、GaN、AlN、GaO、Si或SiC中的任意一種；

優(yōu)選地，所述緩沖層包括AlN和摻雜材料，所述摻雜材料包括碳、鈹、鎂或鐵中的任意一種或至少兩種的組合；

優(yōu)選地，所述應(yīng)力調(diào)節(jié)層包括單層和/或復(fù)合層結(jié)構(gòu)；

優(yōu)選地，所述應(yīng)力調(diào)節(jié)層中的半導(dǎo)體材料包括AlN、GaN、AlGaN、Al_aGa_1-aN、In_cAl_bGa_1-b-cN或AlInGaN中的任意一種或至少兩種的組合，其中0＜a＜1，0＜b＜1，0＜c＜1；

優(yōu)選地，所述應(yīng)力調(diào)節(jié)層還包括摻雜材料，所述摻雜材料包括碳、鈹、鎂或鐵中的任意一種或至少兩種的組合；

優(yōu)選地，所述飄移層包括GaN；

優(yōu)選地，所述飄移層還包括摻雜材料，所述摻雜材料包括碳、鈹、鎂或鐵中的任意一種或至少兩種的組合；

優(yōu)選地，所述蓋帽層包括GaN。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的氮化鎵基外延片，其特征在于，所述襯底的厚度為300～1200μm；

優(yōu)選地，所述緩沖層的厚度為1～500nm；

優(yōu)選地，所述應(yīng)力調(diào)節(jié)層的厚度為0.1～25μm；

優(yōu)選地，所述飄移層的厚度為0.1～50μm；

優(yōu)選地，所述位障層的厚度為0.1～200nm；

優(yōu)選地，所述蓋帽層的厚度為0.1～50nm。

5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述氮化鎵基外延片的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

(1)在襯底的表面生長(zhǎng)緩沖層；

(2)在所得緩沖層的表面生長(zhǎng)應(yīng)力調(diào)節(jié)層；

(3)在所得應(yīng)力調(diào)節(jié)層表面生長(zhǎng)飄移層；

(4)在所得飄移層表面生長(zhǎng)位障層；

(5)在所得位障層表面生長(zhǎng)蓋帽層。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述生長(zhǎng)的溫度為500～1100℃；

優(yōu)選地，步驟(1)所述生長(zhǎng)的反應(yīng)腔壓力為20～500torr；

優(yōu)選地，步驟(2)所述生長(zhǎng)的溫度為500～1100℃；

優(yōu)選地，步驟(2)所述生長(zhǎng)的反應(yīng)腔壓力為20～500torr；

優(yōu)選地，步驟(2)所述生長(zhǎng)的TMAl流量為10～250sccm；

優(yōu)選地，步驟(2)所述生長(zhǎng)的TMIn流量為10～200sccm；

優(yōu)選地，步驟(2)所述生長(zhǎng)的TMGa流量為10～50sccm；

優(yōu)選地，步驟(2)所述生長(zhǎng)在通入氨氣和/或氫氣的條件下進(jìn)行；

優(yōu)選地，所述氨氣的流量為0.5～50slm；

優(yōu)選地，所述氫氣的流量為0.5～100slm。