[发明专利]一种电流孔径垂直电子晶体管外延结构及其制备方法

权利要求书

1.一种电流孔径垂直电子晶体管外延结构，其特征在于，所述电流孔径垂直电子晶体管外延结构由下至上依次包括：GaN自支撑衬底或硅基衬底、低掺杂n型GaN漂移层A、多周期GaN/Al_xGa_1-xN隧穿层，其中0<x<0.3、低掺杂n型GaN漂移层B、导通孔径层、GaN沟道层；并且在所述导通孔径层的两侧还分别设有电流阻挡层。

2.根据权利要求1所述的电流孔径垂直电子晶体管外延结构，其特征在于，形成所述低掺杂n型GaN漂移层A、低掺杂n型GaN漂移层B的低掺杂n型GaN半导体材料均是硅掺杂的n型GaN半导体材料。

3.根据权利要求2所述的电流孔径垂直电子晶体管外延结构，其特征在于，所述低掺杂n型GaN漂移层B中的硅掺杂量是所述低掺杂n型GaN漂移层A中硅掺杂量的10-100倍。

4.根据权利要求2或3所述的电流孔径垂直电子晶体管外延结构，其特征在于，所述低掺杂n型GaN漂移层A、低掺杂n型GaN漂移层B中硅掺杂量分别为1×10¹⁵～5×10¹⁵cm^-3，1×10¹⁶～5×10¹⁷cm^-3。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的电流孔径垂直电子晶体管外延结构，其特征在于，所述低掺杂n型GaN漂移层A、低掺杂n型GaN漂移层B的厚度分别为1～2μm、2～3μm。

6.根据权利要求1所述的电流孔径垂直电子晶体管外延结构，其特征在于，所述多周期GaN/Al_xGa_1-xN隧穿层的周期数为3～5。

7.根据权利要求1或6所述的电流孔径垂直电子晶体管外延结构，其特征在于，所述多周期GaN/Al_xGa_1-xN隧穿层中，GaN厚度为1-1.5nm，Al_xGa_1-xN厚度为1-2nm。

8.根据权利要求1所述的电流孔径垂直电子晶体管外延结构，其特征在于，所述导通孔径层由n型GaN半导体材料形成，所述导通孔径层中的n型掺杂浓度大于低掺杂n型GaN漂移层B中的n型掺杂浓度。

9.一种如权利要求1～8任意一项所述的电流孔径垂直电子晶体管外延结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)在衬底上外延低掺杂n型GaN层半导体材料，形成低掺杂n型GaN漂移层A；

(2)在低掺杂n型GaN漂移层A上外延多周期GaN/Al_xGa_1-xN隧穿层；

(3)在多周期GaN/Al_xGa_1-xN隧穿层上外延低掺杂n型GaN漂移层B；

(4)在低掺杂n型GaN漂移层B上外延n型GaN半导体材料，形成厚度为0.5～1μm导通孔径层；

(5)在导通孔径层上制作掩模，利用该掩模在导通孔径层的两侧位置注入p型杂质Al形成厚度与导通孔径层相同，宽度为0.5～1μm的电流阻挡层；

(6)在电流阻挡层和导通孔径层上部外延GaN半导体材料，形成厚度为50～200nm的GaN沟道层。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)和(3)中，外延生长的温度和压强分别为1150-1120℃、100-200Torr；

所述步骤(2)中，外延生长的温度和压强分别为1050-1100℃、50-100Torr；

所述步骤(4)、(6)中，外延生长的温度和压强分别为1100-1120℃、100-200Torr。