一种基于Si衬底的GaN基高压HEMT器件外延结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种基于Si衬底的GaN基高压HEMT器件外延结构及其制造方法。该器件外延结构包括：Si衬底（1）、AlN成核层（2）、AlGaN过渡层（3‑5）、第一AlGaN缓冲层（6）、低温AlN插入层（7）、第二AlGaN缓冲层（8）、AlGaN/GaN超晶格层（9）、GaN沟道层（10）、AlGaN势垒功能层（11）、GaN帽层（12）。本发明专利技术制备的外延晶体质量高、沟道载流子限域性好、栅极漏电流小，制备的器件具有高击穿电压、高电流密度、低关态漏电、以及优良的夹断特性，且高温下性能退化小。本发明专利技术的基于Si衬底的GaN基高压HEMT器件外延结构制造工艺简单，重复性好，适用于高压大功率电子器件等应用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Si衬底的GaN基高压HEMT器件外延结构及其制造方法
本专利技术属于微电子
，涉及半导体器件，具体的说是一种基于Si衬底的GaN基高压HEMT器件外延结构及其制造方法，可用于高压大功率应用场合以及构成数字电路基本单元。
技术介绍
随着现代武器装备和航空航天、核能、通信技术、汽车电子、开关电源的发展，对半导体器件的性能提出了更高的要求。作为宽禁带半导体材料的典型代表，GaN基材料具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、临界击穿场强高、热导率高、稳定性好、耐腐蚀、抗辐射等特点，可用于制作高温、高频及大功率电子器件。另外，GaN还具有优良的电子特性，可以和AlGaN形成调制掺杂的AlGaN/GaN异质结构，该结构在室温下可以获得高于1500cm2/Vs的电子迁移率，以及高达3×107cm/s的峰值电子速度和2×107cm/s的饱和电子速度，并获得比第二代化合物半导体异质结构更高的二维电子气密度，被誉为是研制微波功率器件的理想材料。因此，基于AlGaN/GaN异质结的高电子迁移率晶体管HEMT在微波大功率器件方面具有非常好的应用前景。GaN是第三代半导体材料的典型代表，具有宽禁带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Si衬底的GaN基高压HEMT器件外延结构，其特征在于包括从下至少上依次层叠的Si衬底（1）、AlN成核层（2）、AlGaN过渡层（3‑5）、第一AlGaN缓冲层（6）、低温AlN插入层（7）、第二AlGaN缓冲层（8）、AlGaN/GaN超晶格层（9）、GaN沟道层（10）、AlGaN势垒功能层（11）、GaN帽层（12）。

【技术特征摘要】
1.一种基于Si衬底的GaN基高压HEMT器件外延结构，其特征在于包括从下至少上依次层叠的Si衬底（1）、AlN成核层（2）、AlGaN过渡层（3-5）、第一AlGaN缓冲层（6）、低温AlN插入层（7）、第二AlGaN缓冲层（8）、AlGaN/GaN超晶格层（9）、GaN沟道层（10）、AlGaN势垒功能层（11）、GaN帽层（12）。2.根据权利要求1所述的一种基于Si衬底的GaN基高压HEMT器件外延结构，其特征在于Si衬底尺寸为2inch-10inch。3.根据权利要求1所述的一种基于Si衬底的GaN基高压HEMT器件外延结构，其特征在于AlGaN过渡层（3-5）总共三层，其中从下至上每层的Al元素摩尔含量依次为x、y和z，并满足关1＞x＞y＞z＞0的关系。4.根据权利要求1所述的一种基于Si衬底的GaN基高压HEMT器件外延结构，其特征在于AlGaN过渡层（3-5）总共三层，从下至上其厚度依次为h1、h2和h3，并满足关300nm＞h3＞h2＞h1＞50nm的关系。5.根据权利要求1所述的一种基于Si衬底的GaN基高压HEMT器件外延结构，其特征在于第一AlGaN缓冲层（6）和第二AlGaN缓冲层（8）中的Al元素摩尔含量分别为m和n，满足关系式m>0和n>0。6.根据权利要求1所述的一种基于Si衬底的GaN基高压HEMT器件外延结构，其特征在于第一AlGaN缓冲层（6）和第二AlGaN缓冲层（8）中间穿插低温AlN插入层（7）。7.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪，周泉斌，李祈昕，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44