复合电流扩展层及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种复合电流扩展层及其制作方法，属一种电流扩展层的制作方法，所述电流扩展层包括由下至上设置的底层隔离层、GaN电流扩展层、异质结隔离层与AlGaN势垒层；通过多层复合而成的电流扩展层，异质结高迁移率二维电子或空穴气电流扩展层，利用该高迁移率的二维电子或空穴气层，可将电流更加有效的扩展开，消除电流拥堵严重的问题，提高芯片可靠性，降低芯片的Droop效应；同时本发明专利技术所提供的一种复合电流扩展层结构简单，适于在各类芯片上生长使用，应用范围广阔。

Composite current expansion layer and its fabrication method

The invention discloses a composite current spreading layer and its production method, production method is a kind of current spreading layer, the current spreading layer is composed of bottom bottom isolation layer, GaN layer, the current setting expansion heterojunction isolation layer and AlGaN barrier layer; current formed by multilayer extended layer, heterogeneous with high mobility two-dimensional electron or hole gas current spreading layer, the high mobility of two-dimensional electron or hole gas, can be extended current more effectively, eliminate the current congestion and reliability, reduce the effect of Droop chip; at the same time, the invention provides a composite current spreading layer structure simple, suitable for growth in all kinds of chips, a broad range of applications.

【技术实现步骤摘要】
复合电流扩展层及其制作方法
本专利技术涉及一种电流扩展层的制作方法，更具体的说，本专利技术主要涉及一种复合电流扩展层及其制作方法。
技术介绍
目前普遍采用的电流扩展层的主要工艺为高梯度电导扩展电流的方法，即通过在外延层中插入一个高掺杂的高电导层，在该高电导层将电流扩展开，常见的电流扩展层工艺包括ITO透明电极层、金属电流扩展层、重掺n型或p型电流扩展层等，但前述的电流扩展层较为单一，仍无法彻底解决电流拥堵严重的问题，影响芯片的可靠性，并使芯片始终存在Droop效应；因此有必要针对电流扩展层的结构进行研究和改进。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于针对上述不足，提供一种复合电流扩展层及其制作方法，以期望解决现有技术中各类电流扩展层对于电流扩展功能不足，从而造成电流拥堵严重等技术问题。为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术一方面提供了一种复合电流扩展层，所述电流扩展层包括由下至上设置的底层隔离层、GaN电流扩展层、异质结隔离层与AlGaN势垒层，其中：所述底层隔离层与异质结隔离层均为AlxGa1-xN材料，其中x的值为50％至100％，且所述底层隔离层与异质结隔离层的厚度均小于或等于2nm；所述GaN电流扩展层为无掺杂GaN材料，且所述GaN电流扩展层的厚度为10nm至200nm；所述AlGaN势垒层为n型掺杂的AlxGa1-xN材料，其中X值为2％至30％，厚度为10nm至100nm。本专利技术另一方面还提供了一种复合电流扩展层，所述电流扩展层包括由下至上设置的底层隔离层、GaN电流扩展层、异质结隔离层与AlGaN势垒层，其中：所述底层隔离层与异质结隔离层均为AlxGa1-xN材料，其中x的值为50％至100％，且所述底层隔离层与异质结隔离层的厚度均小于或等于2nm；所述GaN电流扩展层为无掺杂GaN材料，且所述GaN电流扩展层的厚度为10nm至200nm；所述AlGaN势垒层为无掺杂的AlxGa1-xN材料，其中X值为2％至30％，厚度为10nm至100nm。作为优选，进一步的技术方案是：所述电流扩展层还包括表面接触层，所述表面接触层置于AlGaN势垒层的上部；且所述表面接触层为InyGa1-yN，其中y值为5％至35％，厚度为2nm至10nm。本专利技术还一方面提供了一种上述复合电流扩展层的制作方法，所述的方法包括如下步骤：步骤A、采用MOCVD设备，通过金属有机物化学气相沉积法，在外延主体结构的上部生长底层隔离层，所述底层隔离层的生长温度为900℃至1300℃，生长压力为10mBar至200mBar；待底层隔离层形成后，继续进行下一步骤；步骤B、在底层隔离层的上部生长GaN电流扩展层，所述GaN电流扩展层的生长温度为900℃至1300℃，生长压力为50mBar至600mBar；待GaN电流扩展层形成后，继续进行下一步骤；步骤C、在GaN电流扩展层的上部生长异质结隔离层，所述异质结隔离层的生长温度为900℃至1300℃，生长压力为10mBar至200mBar；待异质结隔离层形成后，继续执行下一步骤；步骤D、在异质结隔离层的上部生长AlGaN势垒层，所述AlGaN势垒层的生长温度为900℃至1300℃，生长压力为10mBar至200mBar；进而形成复合电流扩展层。作为优选，进一步的技术方案是：所述的方法还包括步骤E、在AlGaN势垒层的上部生长表面接触层，所述表面接触层的生长温度为500℃至900℃，生长压力为50mBar至600mBar，进而形成复合电流扩展层。更进一步的技术方案是：所述步骤A中的外延主体结构按照如下步骤制作：步骤A11、采用MOCVD设备，通过金属有机物化学气相沉积法，在蓝宝石衬底上生长基底层，所述基底层为AlxGa1-xN材料，其中x的值为0至100％；待基底层形成后，继续进行下一步骤；步骤A12、在基底层的上部生长N型层，所述N型层为AlxGa1-xN材料，其中x的值为0至100％；待N型层形成后，完成外延主体结构制作。更进一步的技术方案是：所述步骤A中的外延主体结构按照如下步骤制作：采用MOCVD设备，通过金属有机物化学气相沉积法，在已经形成的复合电流扩展层上生长量子阱垒结构层。更进一步的技术方案是：所述步骤A中的外延主体结构按照如下步骤制作：步骤A21、采用MOCVD设备，通过金属有机物化学气相沉积法，在蓝宝石衬底上生长基底层，所述基底层为AlxGa1-xN材料，其中x的值为0至100％；待基底层形成后，继续进行下一步骤；步骤A22、在基底层的上部生长N型层，所述N型层为n型掺杂的AlxGa1-xN材料，其中x的值为0至100％；待N型层形成后，继续进行下一步骤；步骤A23、N型层上生长多量子阱垒层，所述量子阱垒层为AlxInyGa1-x-yN/AlaInbGa1-a-bN周期结构，其中x的值为0至30％，y的值为0至50％，a的值为0至30％，b的值为0至10％；待多量子阱垒结构形成后，完成外延主体结构制作。更进一步的技术方案是：所述步骤A中的外延主体结构按照如下步骤制作：采用MOCVD设备，通过金属有机物化学气相沉积法，在已经形成的复合电流扩展层上生长P型层，P型层为AlaInbGa1-a-bN材料，其中a的值为0至30％，b的值为0至10％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果之一是：通过多层复合而成的电流扩展层，异质结高迁移率二维电子或空穴气电流扩展层，利用该高迁移率的二维电子或空穴气层，可将电流更加有效的扩展开，消除电流拥堵严重的问题，提高芯片可靠性，降低芯片的Droop效应；同时本专利技术所提供的一种复合电流扩展层结构简单，适于在各类芯片上生长使用，应用范围广阔。附图说明图1为用于说明本专利技术一个实施例的结构示意图；图2为用于说明本专利技术另一个实施例的结构示意图；图3为用于说明本专利技术实施例的应用结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步阐述。参考图1所示，本专利技术的一个实施例是一种复合电流扩展层，电流扩展层包括由下至上设置的底层隔离层、GaN电流扩展层、异质结隔离层与AlGaN势垒层，其中：上述底层隔离层与异质结隔离层均为AlxGa1-xN材料，其中x的值为50％至100％，且所述底层隔离层与异质结隔离层的厚度均小于或等于2nm；底层隔离层用于将有效层GaN电流扩展层与底层外延主体结构隔离，消除底层外延结构对有效层GaN电流扩展层的影响；异质结隔离层用于将有效层GaN电流扩展层和AlGaN势垒层隔离，消除AlGaN势垒层对二维电子或空穴气层的影响；上述GaN电流扩展层为无掺杂GaN材料，且所述GaN电流扩展层的厚度为10nm至200nm；该层形成二维电子或空穴气，从而实现对电流的有效扩展；上述AlGaN势垒层为无掺杂的AlxGa1-xN材料，其中X值为2％至30％，厚度为10nm至100nm；该层与GaN电流扩展层组成异质结形成限制载流子的三角势阱，其中n型掺杂的势垒材料还起到提供电子的作用上述AlGaN势垒层为无掺杂的AlxGa1-xN材料，其中X值为2％至30％，厚度为10nm至100nm；该层用于将有效层GaN电流扩展层和AlGaN势垒层隔离，消除AlGaN势垒层对二维电子或空穴气层的影响；该层与GaN电流扩展层组成异质结形成限制载流子的三角势阱，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合电流扩展层，其特征在于所述电流扩展层包括由下至上设置的底层隔离层、GaN电流扩展层、异质结隔离层与AlGaN势垒层，其中：所述底层隔离层与异质结隔离层均为AlxGa1‑xN材料，其中x的值为50％至100％，且所述底层隔离层与异质结隔离层的厚度均小于或等于2nm；所述GaN电流扩展层为无掺杂GaN材料，且所述GaN电流扩展层的厚度为10nm至200nm；所述AlGaN势垒层为n型掺杂的AlxGa1‑xN材料，其中X值为2％至30％，厚度为10nm至100nm。

【技术特征摘要】
1.一种复合电流扩展层，其特征在于所述电流扩展层包括由下至上设置的底层隔离层、GaN电流扩展层、异质结隔离层与AlGaN势垒层，其中：所述底层隔离层与异质结隔离层均为AlxGa1-xN材料，其中x的值为50％至100％，且所述底层隔离层与异质结隔离层的厚度均小于或等于2nm；所述GaN电流扩展层为无掺杂GaN材料，且所述GaN电流扩展层的厚度为10nm至200nm；所述AlGaN势垒层为n型掺杂的AlxGa1-xN材料，其中X值为2％至30％，厚度为10nm至100nm。2.一种复合电流扩展层，其特征在于所述电流扩展层包括由下至上设置的底层隔离层、GaN电流扩展层、异质结隔离层与AlGaN势垒层，其中：所述底层隔离层与异质结隔离层均为AlxGa1-xN材料，其中x的值为50％至100％，且所述底层隔离层与异质结隔离层的厚度均小于或等于2nm；所述GaN电流扩展层为无掺杂GaN材料，且所述GaN电流扩展层的厚度为10nm至200nm；所述AlGaN势垒层为无掺杂的AlxGa1-xN材料，其中X值为2％至30％，厚度为10nm至100nm。3.根据权利要求2所述的复合电流扩展层，其特征在于：所述电流扩展层还包括表面接触层，所述表面接触层置于AlGaN势垒层的上部；且所述表面接触层为InyGa1-yN，其中y值为5％至35％，厚度为2nm至10nm。4.一种权利要求1至3任意一项所述复合电流扩展层的制作方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤：步骤A、采用MOCVD设备，通过金属有机物化学气相沉积法，在外延主体结构的上部生长底层隔离层，所述底层隔离层的生长温度为900℃至1300℃，生长压力为10mBar至200mBar；待底层隔离层形成后，继续进行下一步骤；步骤B、在底层隔离层的上部生长GaN电流扩展层，所述GaN电流扩展层的生长温度为900℃至1300℃，生长压力为50mBar至600mBar；待GaN电流扩展层形成后，继续进行下一步骤；步骤C、在GaN电流扩展层的上部生长异质结隔离层，所述异质结隔离层的生长温度为900℃至1300℃，生长压力为10mBar至200mBar；待异质结隔离层形成后，继续执行下一步骤；步骤D、在异质结隔离层的上部生长AlGaN势垒层，所述AlGaN势垒层的生长温度为900℃至1300℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟锡俊，张翼，陈勘，
申请(专利权)人：西安中为光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61