低损耗氮化镓射频材料外延结构及制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体技术领域，尤指一种低损耗氮化镓射频材料外延结构及制备方法，在硅衬底依次外延生长有缓冲层、氮化镓沟道层、N型低掺杂氮化镓层、势垒层及氨化物帽层即得到低损耗氮化镓射频材料外延结构。本发明专利技术在势垒层下面增加的N型低掺杂氮化镓层，由于N型低掺杂氮化镓层的方阻比二维电子气的方阻低，在正常开态情况下，参与导通的功能很弱，但从关态到开态的过程，此层的电子可以补充二维电子气浓度的降低；其次从缓冲层的回迁到异质界面的电子能快速通过此层，达到快速补充异质结界面二维电子气的作用；故通过增加N型低掺杂氮化镓层可以最大限度降低动态过程中二维电子气浓度，从而达到了降低射频损耗。

【技术实现步骤摘要】
低损耗氮化镓射频材料外延结构及制备方法
本专利技术涉及半导体
，尤指一种低损耗氮化镓射频材料外延结构及制备方法。
技术介绍
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性质。其中，与传统的Si材料等器件相比，GaN基器件有更高的功率密度输出、更高的强场、更低的导通电阻，故GaN基器件在器件实际应用中有更高的能量转换频率效率和输出功率，由于其优异的性能使其广泛应用于消费类电子、5G通信、云服务、光伏逆变、新能源汽车、发电等领域。近几年来，已基本完成碳化硅衬底及硅衬底上GaN外延材料及器件的商业化进度并逐步应用于消费电子。而目前通信5G的射频器件基本还处于第二代半导体砷化镓材料应用，第三代半导体氮化镓材料在商业化成熟度还不及砷化镓材料，主要是动态损耗不稳定，有些方法已经应用于降低损耗，例如外延层中增加背势垒结构，芯片中增加场板结构等，取得了较好的成果，但高频应用的材料目前仍然达不到较好的状态，相关的技术还在攻关阶段。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种低损耗氮化镓射频材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低损耗氮化镓射频材料外延结构，其特征在于，包括：/n硅衬底；/n生长在所述硅衬底上的缓冲层；/n生长在所述缓冲层上的氮化镓沟道层；/n生在在所述氮化镓沟道层上的N型低掺杂氮化镓层；/n生长在所述N型低掺杂氮化镓层上的势垒层；/n生长在所述势垒层上的氨化物帽层。/n

【技术特征摘要】
1.一种低损耗氮化镓射频材料外延结构，其特征在于，包括：
硅衬底；
生长在所述硅衬底上的缓冲层；
生长在所述缓冲层上的氮化镓沟道层；
生在在所述氮化镓沟道层上的N型低掺杂氮化镓层；
生长在所述N型低掺杂氮化镓层上的势垒层；
生长在所述势垒层上的氨化物帽层。


2.根据权利要求1所述的低损耗氮化镓射频材料外延结构，其特征在于：所述缓冲层为HT-AlN/AlGaN缓冲层，所述HT-AlN/AlGaN缓冲层包括生长在所述衬底上的高温氮化铝层及生长在所述高温氮化铝层上的渐变铝镓氮层。


3.根据权利要求2所述的低损耗氮化镓射频材料外延结构，其特征在于：所述渐变铝镓氮层包括三层不同铝组分的铝镓氮层，分别为第一铝镓氮层、第二铝镓氮层及第三铝镓氮层。


4.根据权利要求3所述的低损耗氮化镓射频材料外延结构，其特征在于：第一铝镓氮层的铝组分为80％，所述第二铝镓氮层的铝组分为50％，所述第三铝镓氮层的铝组分为20％。


5.根据权利要求3所述的低损耗氮化镓射频材料外延结构，其特征在于：所述高温氮化铝层的厚度为100nm-200nm；第一铝镓氮层的厚度为100nm-400nm；所述第二铝镓氮层的厚度为400-800nm；所述第三铝镓氮层的厚度为800nm-1200nm。


6.根据权利要求1所述的低损耗氮化镓射频材料外延结构，其特征在于：所述N型低掺杂氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，梁智文，王新强，张国义，
申请(专利权)人：北京大学东莞光电研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44