硅基氮化镓射频器件射频损耗的抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种硅基氮化镓射频器件射频损耗的抑制方法，在高阻硅衬底上外延一层n型单晶硅，得到复合硅衬底，再在其上外延氮化铝和后续的氮化镓薄膜，通过复合硅衬底掺杂的n型电子与铝原子扩散带来的空穴流子复合，从而使硅衬底维持在高阻状态，降低硅基氮化镓射频器件的射频损耗。该方法在有效抑制器件射频损耗的同时，不会降低外延层的晶体质量，不影响器件的稳定性，而且操作简单快捷，成本可控。

Suppression of RF loss in Si based Gan RF devices

【技术实现步骤摘要】
硅基氮化镓射频器件射频损耗的抑制方法
本专利技术属于半导体
，特别涉及一种抑制硅基氮化镓射频器件在应用中面临的射频损耗问题的方法。
技术介绍
以III族氮化物为代表的第三代半导体具有高禁带宽度、高击穿电场、高饱和电子漂移速度以及强极化等优异的性质，特别是基于硅(Si)衬底和碳化硅(SiC)衬底上的铝镓氮/氮化镓(AlGaN/GaN)异质结构的高迁移率晶体管(HEMT)具有开关速度快、导通电阻低、器件体积小、耐高温、节能等优异特性，有望在下一代微波射频功率器件领域得到广泛使用。目前氮化镓基微波射频电子器件一般是采用碳化硅(SiC)衬底上外延氮化镓(GaN)，主要是由于碳化硅(SiC)衬底出色的散热性能和射频表现。而另一种衬底——硅(Si)衬底目前被应用得较少，主要是由于硅基氮化镓射频器件存在非常严重的射频损耗问题，较难直接投入应用。但是，硅基氮化镓微波射频器件却拥有绝对的成本优势，而且由于硅基大规模集成电路的成熟发展，硅基器件也具有做成集成器件的潜力。因此，解决硅基氮化镓射频器件目前存在的射频损耗问题就显得尤为重要，将推动低成本的硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅基氮化镓射频器件射频损耗的抑制方法，以阻值大于5000欧姆·厘米的高阻硅衬底为所述射频器件的基底，先在该高阻硅衬底上外延一层n型单晶硅，形成复合硅衬底，然后再在该复合硅衬底上进行氮化镓射频器件的外延。/n

【技术特征摘要】
1.一种硅基氮化镓射频器件射频损耗的抑制方法，以阻值大于5000欧姆·厘米的高阻硅衬底为所述射频器件的基底，先在该高阻硅衬底上外延一层n型单晶硅，形成复合硅衬底，然后再在该复合硅衬底上进行氮化镓射频器件的外延。


2.如权利要求1所述的抑制方法，其特征在于，所述n型单晶硅中的载流子浓度分布与所述射频器件因铝原子扩散在硅衬底中带来的空穴浓度分布相当。


3.如权利要求2所述的抑制方法，其特征在于，所述n型单晶硅中掺杂元素的掺杂体浓度为1E14到1E17个每立方厘米，面密度在1E10到1E13个每平方厘米，掺杂深度在100纳米到2000纳米。


4.如权利要求1所述的抑制方法，其特征在于，所述n型单晶硅中的掺杂元素是磷。


5.如权利要求1所述的抑制方法，其特征在于，在所述复合硅衬底上依次外延氮化铝成核层、铝镓氮应力缓冲层、氮化镓层、氮化铝插入层和铝镓氮势垒层，获得所述射频器件。


6.如权利要求1所述的抑制方法，其特征在于，该抑制方法包括以下步骤：
1)根据要制备的射频器件的结构和材料测算得到正常生长时铝原子在高阻硅衬底中的扩散深度与扩散浓度，以此估算硅衬底中的空穴浓度分布；
2)在高阻硅衬底上外延生长与步骤1)获得的铝原子扩散深度与扩散浓度相同载流子分布的n型单晶硅，形成复合硅衬底；
3)在复合硅衬底上进行氮化镓射频器件结构的外延。


7.如权利要求6所述的抑制方法，其特征在于，在步骤1)中，在高阻硅衬底上直接进行氮化镓射频器件的外延生长，然后通过二次离子质谱测量该器件，得到铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨学林，沈波，魏来，马骋，吴珊，沈剑飞，刘丹烁，蔡子东，黄华洋，陈正昊，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11