本实用新型专利技术提供了一种GaN器件，其包括衬底以及在衬底上由下至上依次形成的AlN成核层、P型轻掺杂AlXGa1-XN渐变层、N型GaN外延层和器件结构层，P型轻掺杂AlXGa1-XN渐变层与N型GaN外延层形成PN结耗尽区。通过上述方式，本实用新型专利技术能够减少AlN与GaN的界面处的缺陷,并降低器件泄露电流。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及半导体器件领域，特别是涉及一种GaN器件。
技术介绍
GaN(氮化镓)作为第三代半导体的典型代表，具有高功率、高效率、高工作温度等特点。进入21世纪以来，随着人们研究的不断深入，GaN器件已广泛应用于电力电子、微波通信等领域。然而，由于GaN器件的操作电压较高，一般为28V或48V，因而在微波通信领域中，引起GaN器件失效的主要因素来自于衬底和缓冲层的泄露电流，所以进一步降低泄露电流，提高放大器效率和可靠性，是当前研究的重点。而在电力电子领域，由于GaN器件主要用于电力设备的电能转换与控制电路中，是当前半导体器件与电路设计极为重要的组成部分，如果能够降低来自衬底和缓冲层的泄露电流，就可以有效地降低电能损耗，提高电能转换效率。事实上，衬底的泄露电流除材料本身特性以外，大部分来自生长界面之间的晶格缺陷。因为无论是蓝宝石衬底，Si衬底还是SiC衬底，一般都使用AlN材料作为缓冲层，AlN材料生长难度低，质量较高，在AlN上能够外延质量较好的GaN薄膜，但是由于GaN与AlN存在晶格常数的差异，所以在GaN与AlN的界面处存在部分缺陷，容易造成器件的失效。
技术实现思路
本技术主要解决的技术问题是提供一种GaN器件，能够减少AlN与GaN的界面处的缺陷，并降低器件泄露电流。为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是:提供一种GaN器件，包括衬底以及在所述衬底上由下至上依次形成的AlN成核层、P型轻掺杂AhGa1-XN渐变层、N型GaN外延层和器件结构层，所述P型轻掺杂AlxGa1-KN渐变层与所述N型GaN外延层形成PN结耗尽区。优选地，所述PN结耗尽区完全耗尽。优选地，所述N型GaN外延层为N型轻掺杂GaN外延层或N型非故意掺杂GaN外延层。优选地，所述P型轻掺杂AhGa1-XN渐变层中X的范围为0-1，并且X的值随着P型轻掺杂AlxGa1-KN渐变层厚度的增加从I逐渐减小为O。优选地，所述器件结构层为HEMT结构层、HBT结构层、MOSFET结构层或ME SFET结构层。优选地，所述HEMT结构层包括GaN沟道层和形成在所述GaN沟道层上的AlGaN肖特基势皇层，所述AlGaN肖特基势皇层上形成有栅极、源极和漏极，所述GaN沟道层和所述AlGaN肖特基势皇层之间形成有二维电子气。优选地，所述衬底的厚度为50-1000μπι。优选地，所述AlN成核层的厚度为1-1OOOnm0优选地，所述P型轻掺杂AlxGa1-xN渐变层的厚度为20_500nm。优选地，N型GaN外延层的厚度为20_500nm。区别于现有技术的情况，本技术的有益效果是:可以提高器件的可靠性，降低器件的漏电流，提高器件的击穿特性，有利于实现衬底的高阻特性。【附图说明】图1是本技术实施例GaN器件的结构示意图。【具体实施方式】下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。参见图1，是本技术实施例GaN器件的结构示意图。本技术的GaN器件包括衬底I以及在衬底I上由下至上依次形成的AlN成核层2、P型轻掺杂AlxGa1-JiN渐变层3、N型GaN外延层4和器件结构层5，P型轻掺杂AlxGa1-KN渐变层3与N型GaN外延层4形成PN结耗尽区(图未示)。在本实施例中，P型轻掺杂AlxGa1-KN渐变层3中X的范围为0-1，并且X的值随着P型轻掺杂AlxGanN渐变层3厚度的增加从I逐渐减小为O。由于P型轻掺杂AlxGanN渐变层3进行了P型轻掺杂，并且X具有渐变性，从而能够减少AlN与GaN的界面处的缺陷，实现AlN成核层2至IjN型GaN外延层4的过渡，同时由于PN结耗尽区的存在，可以降低器件泄露电流。在本实施例中，PN结耗尽区完全耗尽，也就是说，P型轻掺杂AlxGa1-XN渐变层3与N型GaN外延层4完全耗尽。通过PN结耗尽区，可以降低器件的漏电流，提高器件的击穿特性，提高器件的可靠性，有利于实现衬底的高阻特性。其中，衬底I的厚度为50-1000μπι，衬底I的材料包含但不限于S1、SiC、GaN、蓝宝石或Diamond。本实施例的衬底I优选为非故意掺杂。AlN成核层2的厚度为10-1000nm。P型轻掺杂AlxGa1-xN渐变层3的厚度为20_500nm，掺杂浓度< 5 X 117Cm"30N型GaN外延层4的厚度为20-500nm，N型GaN外延层4优选为N型轻掺杂GaN外延层或N型非故意掺杂GaN外延层，掺杂浓度^ 5X 1017cm—3。器件结构层5可以为HEMT结构层、HBT结构层、MOSFET结构层或MESFET结构层，在本实施例中，器件结构层5为HEMT结构层。HEMT结构层包括GaN沟道层51和形成在GaN沟道层51上的AlGaN肖特基势皇层52 ,AlGaN肖特基势皇层52上形成有栅极53、源极54和漏极55，GaN沟道层51和AlGaN肖特基势皇层52之间形成有二维电子气56。通过上述方式，本技术实施例的GaN器件通过在AlN成核层上成长一层P型轻掺杂AlxGanN渐变层，然后在P型轻掺杂AlxGanN渐变层上生长N型GaN外延层，利用P型轻掺杂AlxGa1-KN渐变层与N型GaN外延层形成PN结耗尽区，从而能够减少AlN与GaN的界面处的缺陷。以上所述仅为本技术的实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
，均同理包括在本技术的专利保护范围内。【主权项】1.一种GaN器件，其特征在于，包括衬底以及在所述衬底上由下至上依次形成的AlN成核层、P型轻掺杂AlxGa1-KN渐变层、N型GaN外延层和器件结构层，所述P型轻掺杂AlxGa1-KN渐变层与所述N型GaN外延层形成PN结耗尽区。2.根据权利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述PN结耗尽区完全耗尽。3.根据权利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述N型GaN外延层为N型轻掺杂GaN外延层或N型非故意掺杂GaN外延层。4.根据权利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述P型轻掺杂AlxGa1-KN渐变层中X的范围为0-1，并且X的值随着P型轻掺杂AlxGa1-JiN渐变层厚度的增加从I逐渐减小为O。5.根据权利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述器件结构层为HEMT结构层、HBT结构层、MOSFET结构层或MESFET结构层。6.根据权利要求5所述的GaN器件，其特征在于，所述HEMT结构层包括GaN沟道层和形成在所述GaN沟道层上的AlGaN肖特基势皇层，所述AlGaN肖特基势皇层上形成有栅极、源极和漏极，所述GaN沟道层和所述AlGaN肖特基势皇层之间形成有二维电子气。7.根据权利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述衬底的厚度为50-1000μπι。8.根据权利要求1所述的GaN器件，其特征在于，所述AlN成核层的厚度为10-1000nm。9.根本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种GaN器件，其特征在于，包括衬底以及在所述衬底上由下至上依次形成的AlN成核层、P型轻掺杂AlXGa1‑XN渐变层、N型GaN外延层和器件结构层，所述P型轻掺杂AlXGa1‑XN渐变层与所述N型GaN外延层形成PN结耗尽区。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈一峰，陈汝钦，
申请(专利权)人：成都海威华芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51
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