[实用新型]氮化镓半导体器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别是涉及一种氮化镓半导体器件及其制备方法。

背景技术

氮化镓(GaN)半导体与硅板或者砷化镓(GaAs)相比较有能带隙(Eg＝3.4eV) 宽的特性及高温下(700℃)安定性高的优点。GaN电力半导体与硅(Si)电力半导体相比还有低温阻抗的特点，这在电力半导体启动时拥有使开关转换 (switching)损失最小化及系统消费电力最小化的优点。

GaN半导体器件作为可以实现小型化，高电压，高转换时的低损耗，高效率的新生代电力器件，在产业用，电力网，情报通信(ICT)等领域需求在不断增加。但是GaN电力半导体需要的高品质GaN购买困难，所以要利用蓝宝石或硅基板等异种基板来生长，其难点在于物理特性差异引起的GaN薄膜本身的品质低下难以做到高击穿电压(Breakdown voltage)。

使用GaN的电力器件中为了实现高击穿电压需要高品质的缓冲(buffer)层生长。

GaN薄膜生长依靠质素自然的拥有N-type的特性，使用将铁(Fe)或碳(C) 进行掺杂作为接受体(acceptor)来灵活运用的方法，通过N-空穴(N-vacancy) 的补偿实现高阻抗层。

但是铁掺杂依靠腔体(chamber)内的存储效应难以确保均匀的特性，碳掺杂的氮化镓层是在低温下以快速的生长率生长，其具有品质低、难以变厚的问题。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的是提供一种改善高阻抗层品质的氮化镓半导体器件。

具体的技术方案如下：

一种氮化镓半导体器件，包括依次层叠的基板、缓冲层、高阻抗层、非有意掺杂氮化镓层、通道层、氮化镓铝层以及电极层；所述高阻抗层包括多层交替生长的非掺杂氮化镓层和碳掺杂氮化镓层。

在其中一些实施例中，所述非掺杂氮化镓层和所述碳掺杂氮化镓层的总层数≥10层，所述非掺杂氮化镓层的厚度为1nm-500nm，所述碳掺杂氮化镓层的厚度为1nm-500nm。

在其中一些实施例中，所述碳掺杂氮化镓层中碳的掺杂量为 1×10¹⁶/cm³-1×10²⁰/cm³。

在其中一些实施例中，所述高阻抗层的厚度为100nm-5μm。

在其中一些实施例中，所述非有意掺杂氮化镓层包含多层的应变控制层和多层的掩蔽层，所述应变控制层的层数≥0；所述掩蔽层的层数≥0。

在其中一些实施例中，所述缓冲层的材质为氮化镓、氮化铝或氮化镓铝。

在其中一些实施例中，所述通道层为非有意掺杂氮化镓层。

在其中一些实施例中，所述基板的材质为蓝宝石、氮化镓或硅。

上述氮化镓半导体器件的制备方法，包括如下步骤：

提供基板；

在所述基板上形成缓冲层；

在所述缓冲层上形成高阻抗层，所述高阻抗层包括多层交替生长的非掺杂氮化镓层和碳掺杂氮化镓层；

在所述高阻抗层上形成非有意掺杂氮化镓层；

在所述非有意掺杂氮化镓层上形成通道层；

在所述通道层上形成氮化镓铝层；

在所述氮化镓铝层上形成电极层。

上述氮化镓半导体器件，为了改善击穿电压及漏电(leakage)的特性，将多层的非掺杂氮化镓层(Un-doped GaN)和碳掺杂氮化镓层(C-doped GaN)交叉生长，能改善高阻抗层的品质使其能生长的更厚，可以使底部上升的位错弯曲。

附图说明

图1为现有的氮化镓半导体器件的截面示意图；

图2为实施例氮化镓半导体器件的截面示意图。

附图标记说明：

101、基板；102、缓冲层；103、非有意掺杂氮化镓层；104、碳掺杂氮化镓层；105、GaN通道层；106、AlGaN；107、阴极；108、阳极；

201、基板；202、缓冲层；203、碳掺杂氮化镓层；204、非掺杂氮化镓层； 205、非有意掺杂氮化镓层；206、GaN通道层；207、AlGaN；208、阴极；209、阳极。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。