The utility model provides an epitaxial structure of the GaN based high voltage HEMT device based on the Si substrate. The device includes an epitaxial structure: Si substrate (1), AlN (2) AlGaN nuclear layer, transition layer (3 5), the first AlGaN buffer layer (6), low temperature AlN interlayer (7), second AlGaN (8), AlGaN/GaN buffer layer superlattice layer (9), GaN channel layer (10), AlGaN barrier function layer (11), GaN cap (12). The epitaxial crystal prepared by the utility model has the advantages of high quality, good channel confinement and small gate leakage current. The device has high breakdown voltage, high current density, low leakage current and excellent clamping characteristics, and the performance degradation at high temperature is small. The epitaxial structure of the GaN based high voltage HEMT device based on Si substrate is simple, reproducible and suitable for high-voltage and high-power electronic devices.
【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
本技术属于微电子
,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,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、高击穿电场、高频、高效等优异性质,GaN基材料和器件是电力电子行业发展的方向。为了替代现有的Si基电力电子器件,GaN基高压材料和器件需要在保持高性能的前提下极大地降低生产成本。在大尺寸Si衬底上制备GaN基外延材料和器件,是平衡性能和成本的最佳解决方案。目前,国内大量的高科技公司和科研单位希望可以在大尺寸(6英寸及以上Si衬底上生长平整、无龟裂的高质量GaN基高压外延材料,同时结合Si基器件CMOS工 ...
【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);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。
【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);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。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...
【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:新型
国别省市:广东,44
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