[发明专利]一种P型氮化物外延结构、制备方法及半导体器件有效

申请号：	202210413931.9	申请日：	2022-04-20
公开（公告）号：	CN114512395B	公开（公告）日：	2022-07-05
发明（设计）人：	王国斌;周溯沅	申请（专利权）人：	江苏第三代半导体研究院有限公司
主分类号：	H01L21/02	分类号：	H01L21/02
代理公司：	苏州市中南伟业知识产权代理事务所(普通合伙) 32257	代理人：	朱振德;唐灵
地址：	215101 江苏省苏州市工业园区***	国省代码：	江苏;32
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摘要：
搜索关键词：	一种氮化物外延结构制备方法半导体器件
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【说明书】：

本发明公开了一种P型氮化物外延结构、制备方法及半导体器件，包括：衬底；以及依次生长于所述衬底上的U型氮化物层、P型氮化物前置层和P型氮化物复合层；其中，所述P型氮化物前置层为轻掺杂Mg的氮化物层；所述P型氮化物复合层包括呈周期性结构的非掺氮化物层、共掺低受主层和镁掺杂并入层，单个周期中的非掺氮化物层、共掺低受主层和镁掺杂并入层依次生长；所述镁掺杂并入层为重掺杂Mg的氮化物层；所述共掺低受主层为掺Si的氮化铟层。本发明能够抑制掺杂剂的自补偿效应及提高其激活率，从而提高P型氮化物材料的载流子浓度。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种P型氮化物外延结构、制备方法及半导体器件。

背景技术

GaN材料由于其优良的特性，已经成为制造发光器件、高温大功率器件和紫外探测器的重要材料。P型掺杂是制造GaN器件必不可少的重要环节，因此吸引了很多研究小组的重视。

虽然这些年的技术不断发展，但当前产业上P型GaN材料的载流子浓度仍远低于N型GaN很多，随着高性能GaN器件的发展，受限也变得越来越严重。造成P型GaN材料的载流子浓度较低的主要原因有两方面，一方面是掺杂元素激活率低，另一方面是传统的掺杂方法无法抑制掺杂元素的自补偿作用，增加掺杂元素浓度往往造成P型GaN材料的载流子浓度反而下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种P型氮化物外延结构、制备方法及半导体器件，能够抑制掺杂剂的自补偿效应及提高其激活率，从而提高P型氮化物材料的载流子浓度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种P型氮化物外延结构，包括：

衬底；以及

依次生长于所述衬底上的U型氮化物层、P型氮化物前置层和P型氮化物复合层；

其中，所述P型氮化物前置层为轻掺杂Mg的氮化物层；

所述P型氮化物复合层包括呈周期性结构的非掺氮化物层、共掺低受主层和镁掺杂并入层，单个周期中的非掺氮化物层、共掺低受主层和镁掺杂并入层依次生长；所述镁掺杂并入层为重掺杂Mg的氮化物层；

所述共掺低受主层为掺Si的氮化铟层。

作为本发明的进一步改进，所述P型氮化物前置层的厚度为0.5um-1.5um，所述P型氮化物前置层中Mg的掺杂浓度为1E18cm^-3-1E19cm^-3，所述镁掺杂并入层中Mg的掺杂浓度大于所述P型氮化物前置层中Mg的掺杂浓度。

作为本发明的进一步改进，所述氮化铟层中掺入Si的掺杂浓度为1E17cm^-3-1E18cm^-3。

作为本发明的进一步改进，所述镁掺杂并入层中掺入Mg的掺杂浓度为1E20cm^-3-1E21cm^-3。

作为本发明的进一步改进，所述周期性结构的周期为20-300个，所述P型氮化物复合层的厚度为50nm-600nm。