[实用新型]一种半导体器件的外延结构及半导体器件

说明书

本实用新型实施例提供了一种半导体器件的外延结构及半导体器件，所述外延结构包括衬底；位于所述衬底一侧的外延层，所述外延层包括位于所述衬底一侧的成核层以及位于所述成核层远离所述衬底一侧的缓冲层，其中，所述缓冲层的厚度与所述成核层的厚度成反比例关系。采用上述技术方案，通过设置成核层的厚度与缓冲层的厚度成反比例关系，保证外延结构中成核层的热阻不变高的情况下提升成核层的晶体质量，进而提升外延结构的质量以及半导体器件的质量。

技术领域

本实用新型实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种半导体器件的外延结构及半导体器件。

背景技术

半导体材料氮化镓(GaN)由于具有禁带宽度大、电子迁移率高、击穿场强高、导热性能好等特点，且具有很强的自发和压电极化效应，相较于第一代半导体材料和第二代半导体材料更适合于制造高频、高压和耐高温的大功率电子器件，尤其是在射频和电源领域优势明显。

目前制造GaN基光电器件与功率器件，GaN外延层与基底存在热失配和晶格失配，在外延生长过程中引起的热失配应力以及晶格失配应变会使得外延片发生形变，从而使得外延层均匀性下降，外延产品良率下降，成本提高。

但是成核层的存在会使外延层总体热阻变高，因此为了缓解这个问题业内多数采用的是薄的成核层，但是薄成核层又存在晶体质量差的问题，而晶体质量差会影响后续生长的GaN的晶体质量，进而影响最终器件的可靠性。目前，要制造电学性能优越，可靠性稳定的第三代半导体器件，都离不开晶体质量好，均匀性好，工业成本低的半导体外延结构作为基础匹配半导体器件的性能。

因此如何在热阻不变高的情况下获得晶体质量好，成本低的外延结构成为了目前亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种半导体器件的外延结构及半导体器件，以提供一种成核层热阻情况以及晶体质量均良好的外延结构。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种半导体器件的外延结构，包括：

衬底；

位于所述衬底一侧的外延层，所述外延层包括位于所述衬底一侧的成核层以及位于所述成核层远离所述衬底一侧的缓冲层；

其中，所述缓冲层的厚度与所述成核层的厚度成反比例关系。

可选的，所述成核层的厚度为h1，所述缓冲层的厚度为h2；

其中，0.1/h2≤h1≤0.25/h2。

可选的，h1＝0.17/h2。

可选的，所述成核层的厚度为h1，所述衬底的厚度为h3；

其中，2*10^-5≤h1/h3≤5*10^-4。

可选的，所述成核层的厚度为h1，所述外延层的厚度为h4；

其中，0.05≤h1/h4≤0.3。

可选的，0.07≤h1/h4≤0.1。

可选的，所述成核层的厚度为h1，其中，100nm≤h1≤150nm。

可选的，所述外延层还包括：

位于所述缓冲层远离所述衬底一侧的间隔层；

位于所述间隔层远离所述衬底一侧的势垒层，所述势垒层与所述缓冲层形成异质结结构；

位于所述势垒层远离所述衬底一侧的盖层。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种半导体器件，包括第一方面所述的外延结构，所述外延结构包括衬底以及依次位于所述衬底一侧的成核层、缓冲层、间隔层、势垒层以及盖层；