System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind()
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造,具体涉及一种si基gan-hemt结构外延片及制备方法。
技术介绍
1、gan-hemt作为典型的第三代半导体功率器件,得益于gan材料特有的宽带隙、高电子饱和漂移速率、高临界击穿电场等优异特性,使得algan/gan异质结处拥有高浓度、高迁移率的二维电子气,从而具备高功率密度、高击穿电压、低导通电阻的优势,因此被广泛应用于航空航天、5g基站和新能源汽车领域。
2、si基gan相比于sic外延gan衬底和gan自支撑衬底具有较高的成本优势,但由于si衬底于gan之间存在较大的晶格失配和热失配系数,严重阻碍了gan-hemt在高功率密度工作条件下的电学性能和可靠性。
3、降低si基衬底上外延gan的缺陷密度,结合成熟的si基半导体制程技术,能够实现成本和性能之间的折中。如何通过缓冲层和外延结构的设计,来有效降低晶格失配,从而降低si基gan外延材料的表面缺陷,是si基gan-hemt在射频、功率领域应用的关键。
技术实现思路
1、专利技术目的:本专利技术的目的是提供一种高质量的si基gan-hemt结构外延片及制备方法。
2、技术方案:为解决上述技术问题,本专利技术的技术方案是:
3、一种si基gan-hemt结构外延片,包括si衬底及在si衬底基础上从下至上顺次层叠的sixny掩膜原子层、aln缓冲层、algan/aln超晶格层、第一c掺杂gan层、第一aln插入层、第二c掺杂gan层、无掺杂gan沟道层、第
4、具体的,所述algan/aln超晶格层包括从下至上顺次层叠的低al组分algan/aln超晶格层、高al组分algan/aln超晶格层。
5、优选的,所述第一aln缓冲层外延厚度为10~30nm。
6、优选的,所述第二aln缓冲层外延厚度为100~300nm。
7、优选的,所述第三aln缓冲层外延厚度为20~30nm。
8、一种si基gan-hemt结构外延片的制备方法,包括如下步骤:
9、(1)si衬底表面处理:在mocvd反应腔中通入氢气,对si衬底表面进行表面纯化;
10、(2)生长sixny掩膜原子层:停止氢气通入,通入氮气,在si衬底表面生长sixny掩膜原子层;
11、(3)生长第一aln缓冲层:在sixny掩膜原子层的基础上,通入氨气做预氮化,再通入三甲基铝,生长第一aln缓冲层;
12、(4)生长第二aln缓冲层:在第一aln缓冲层的基础上,提高三甲基铝与氨气的通入比例,生长第二aln缓冲层;
13、(5)生长第三aln缓冲层:在第二aln缓冲层的基础上,降低三甲基铝与氨气的通入比例,生长第三aln缓冲层,与所述第一aln缓冲层、第二aln缓冲层共同构成aln缓冲层;
14、(6)生长剩余外延层:在aln缓冲层的基础上,依次生长低al组分algan/aln超晶格层、高al组分algan/aln超晶格层、第一c掺杂gan层、第一aln插入层、第二c掺杂gan层、无掺杂gan沟道层、第二aln插入层、algan垒层、gan电容层。
15、具体的,所述步骤(2)中,mocvd反应腔温度设置为800~900℃,压力为200~300mbar,sixny掩膜原子层生长时间为10~30s。
16、具体的,所述步骤(3)中,mocvd反应腔温度与所述步骤(2)中保持一致,压力设置为100mbar。
17、具体的,所述步骤(4)中,mocvd反应腔温度设置为1000~1200℃,压力与所述步骤(3)保持一致。
18、具体的,所述步骤(5)中,mocvd反应腔温度、压力与所述步骤(4)保持一致。
19、有益效果:本专利技术相较现有技术的显著效果是:采用在si衬底上生长三层aln缓冲层的设计,有效释放si衬底与gan层间晶格失配、热膨胀系数不同产生的应力,降低si衬底与gan晶格常数不同导致的晶格缺陷,减少si基gan外延片在高温生长过程中衬底破碎、裂片的几率,为氮化物薄膜结构层中gan层及algan二维电子气形成层的生长打好基础,最终实现提高si基gan外延材料质量,调整外延片的表面平整度和形貌的目的,所得的gan-hemt外延片具有高质量的异质结构和高导通的2deg沟道。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种Si基GaN-HEMT结构外延片,其特征在于,包括Si衬底及在Si衬底基础上从下至上顺次层叠的SixNy掩膜原子层、AlN缓冲层、AlGaN/AlN超晶格层、第一C掺杂GaN层、第一AlN插入层、第二C掺杂GaN层、无掺杂GaN沟道层、第二AlN插入层、AlGaN垒层、GaN电容层;所述的AlN缓冲层包括从下至上顺次层叠的第一AlN缓冲层、第二AlN缓冲层、第三AlN缓冲层。
2.根据权利要求1所述的Si基GaN-HEMT结构外延片,其特征在于:所述AlGaN/AlN超晶格层包括从下至上顺次层叠的低Al组分AlGaN/AlN超晶格层、高Al组分AlGaN/AlN超晶格层。
3.根据权利要求1所述的Si基GaN-HEMT结构外延片,其特征在于:所述第一AlN缓冲层外延厚度为10~30nm。
4.根据权利要求1所述的Si基GaN-HEMT结构外延片,其特征在于:所述第二AlN缓冲层外延厚度为100~300nm。
5.根据权利要求1所述的Si基GaN-HEMT结构外延片,其特征在于:所述第三AlN缓冲层外延厚度为20~30nm。<
...【技术特征摘要】
1.一种si基gan-hemt结构外延片,其特征在于,包括si衬底及在si衬底基础上从下至上顺次层叠的sixny掩膜原子层、aln缓冲层、algan/aln超晶格层、第一c掺杂gan层、第一aln插入层、第二c掺杂gan层、无掺杂gan沟道层、第二aln插入层、algan垒层、gan电容层;所述的aln缓冲层包括从下至上顺次层叠的第一aln缓冲层、第二aln缓冲层、第三aln缓冲层。
2.根据权利要求1所述的si基gan-hemt结构外延片,其特征在于:所述algan/aln超晶格层包括从下至上顺次层叠的低al组分algan/aln超晶格层、高al组分algan/aln超晶格层。
3.根据权利要求1所述的si基gan-hemt结构外延片,其特征在于:所述第一aln缓冲层外延厚度为10~30nm。
4.根据权利要求1所述的si基gan-hemt结构外延片,其特征在于:所述第二aln缓冲层外延厚度为100~300nm。
5.根据权利要求1所述的si基gan-hemt结构外...
【专利技术属性】
技术研发人员:王明洋,杨帆,王银海,魏建宇,马梦杰,
申请(专利权)人:南京国盛电子有限公司,
类型:发明
国别省市:
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。