[实用新型]外延片

说明书

本申请公开外延片，属于GaN基HEMT外延片技术领域，其中外延片包括蓝宝石衬底层以及依次设置在所述蓝宝石衬底层上的AlN薄膜层、低温AlN层、高温AlN层、不掺杂GaN层、AlN层和AlGaN层，其中所述AlN层的厚度为1nm～2nm，其中所述AlGaN层的厚度为15nm～25nm。本申请提供的外延片及其生长方法能够有效提升GaN晶体质量，增加GaN表面的平整度，从而增强AlGaN和GaN间的极化效应和减少界面散射，达到增加二维电子气浓度和迁移率，实现降低导通电阻的目的。

技术领域

本实用新型涉及GaN基HEMT外延片技术领域，尤其涉及外延片。

背景技术

基于GaN的高电子迁移率晶体管(HEMTs)具有宽禁带(3.4eV)、高击穿电场(约 3V/cm)和很强的自发极化和压电极化等优点，氮化物材料优秀的基础物理性质使它在高频率、高功率微波应用方面引人注目。

而对于AlGaN/GaN HEMT器件来说，基于AlGaN和GaN之间的大导带不连续性，包括自发极化和压电极化的存在，会形成一个三角势阱，进而在AlGaN/GaN界面形成高密度的二维电子气(1013cm^-2量级)。

为了提高高功率开关器件的性能，获得低导通电阻，需要提高二维电子气浓度和迁移率的乘积。

实用新型内容

本实用新型的一个优势在于提供一种外延片，通过在蓝宝石衬底层上生长新的缓冲层结构，包括依次生长的AlN薄膜层、低温AlN层、高温AlN层、不掺杂GaN层、AlN 层和AlGaN层，能够有效提升GaN晶体质量，增加GaN表面的平整度，从而增强AlGaN和 GaN间的极化效应和减少界面散射，达到增加二维电子气浓度和迁移率，实现降低导通电阻的目的。

为达到本实用新型以上至少一个优势，第一方面，本实用新型提供一种外延片，包括蓝宝石衬底层以及依次设置在所述蓝宝石衬底层上的AlN薄膜层、低温AlN层、高温 AlN层、不掺杂GaN层、AlN层和AlGaN层，其中所述AlN层的厚度为1nm～2nm，其中所述AlGaN层的厚度为15nm～25nm。

根据本实用新型一实施例，所述AlN薄膜层的厚度为15nm～30nm。

根据本实用新型一实施例，所述低温AlN层的厚度为5nm～20nm。

根据本实用新型一实施例，所述高温AlN层的厚度为10nm～30nm。

根据本实用新型一实施例，所述不掺杂GaN层的厚度为2000nm～3000nm。

根据本实用新型一实施例，所述AlGaN层的厚度为20nm。

第二方面，本实用新型提供一种外延片的生长方法，依次包括以下步骤：

S100，在蓝宝石衬底层上利用PVD方法溅射预定厚度的AlN薄膜层，然后放入MOCVD反应室内再生长；

S200，在900℃～1000℃的氢气气氛下高温处理AlN/蓝宝石衬底4～5分钟；

S300，降温至680℃～850℃，在10kpa～40kpa压力条件下的所述反应室内生长预定厚度的低温AlN层；

S400，升温至950℃～1100℃，在10kpa～40kpa压力条件下的所述反应室内生长预定厚度的高温AlN层；

S500，在1050℃～1100℃的温度条件下，生长2000nm～3000nm厚度的不掺杂GaN层；

S600，在980℃～1050℃的温度条件下，生长1nm～2nm厚度的AlN层；

S700，在980℃～1050℃的温度条件下，生长15nm～25nm厚度的AlGaN层，随后在炉内冷却。