氮化物外延结构和半导体器件制造技术

本申请实施例提供一种氮化物外延结构，包括：衬底；成核层，形成于衬底上，成核层为氮化铝层或氮化镓层；缓冲层，形成于成核层上，包括K个堆叠的第Ⅲ族氮化物双层结构，K≥3；每一双层结构均包括层叠的上层和下层，每一双层结构的带隙差为上层材质的禁带宽度与下层材质的禁带宽度的差值；K个双层结构的带隙差沿缓冲层的厚度方向整体呈渐变趋势；外延层，形成于缓冲层上，外延层的材质包括第Ⅲ族氮化物。通过设置具有多个带隙差渐变的双层结构的缓冲层，可有效缓解衬底与外延层的晶格失配，而且可以很好地平衡晶体质量与耐电压性能，从而有效提升半导体器件的性能。本申请实施例还提供了包含该氮化物外延结构的半导体器件。了包含该氮化物外延结构的半导体器件。了包含该氮化物外延结构的半导体器件。

【技术实现步骤摘要】
氮化物外延结构和半导体器件


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及一种氮化物外延结构和半导体器件。

技术介绍

[0002]氮化镓(GaN)材料由于禁带宽度大、迁移率高等优势，被广泛用于电力电子器件、射频器件和光电器件中，其中，最广泛应用的是高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)。氮化镓材料通常是在硅衬底上外延生长得到。然而，由于GaN与硅之间存在超过17％的大晶格失配和热膨胀系数失配，因此在硅基氮化镓中会存在巨大应力，这些应力会导致外延中产生翘曲，从而影响GaN外延片的均匀性和可靠性。而且随着衬底尺寸的增大，翘曲的影响也越加显著。目前，现有技术主要通过渐变AlGaN结构和超晶格结构来调控应力。然而渐变AlGaN结构存在动态性能较差，且晶体质量不好的缺点。而超晶格结构的应力控制能力和晶体质量虽优于渐变AlGaN结构，但难以平衡耐电压性能和晶体质量。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本申请实施例提供一种氮化物外延结构和半导体器件，通过在衬底与外延层之间设置特定结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化物外延结构，其特征在于，包括：衬底；成核层，形成于所述衬底上，所述成核层为氮化铝层或氮化镓层；缓冲层，形成于所述成核层上，所述缓冲层包括K个堆叠的第Ⅲ族氮化物双层结构，所述K≥3；每一所述双层结构均包括层叠的上层和下层，所述上层材质的禁带宽度大于所述下层材质的禁带宽度；每一所述双层结构的带隙差为所述上层材质的禁带宽度与所述下层材质的禁带宽度的差值；所述K个双层结构的带隙差沿所述缓冲层的厚度方向整体呈渐变趋势；外延层，形成于所述缓冲层上，所述外延层的材质包括第Ⅲ族氮化物。2.如权利要求1所述的氮化物外延结构，其特征在于，所述上层和所述下层的材质分别选自GaN、AlN、InN或其组合中的一种。3.如权利要求1或2所述的氮化物外延结构，其特征在于，所述下层的厚度大于两倍所述上层的厚度。4.如权利要求1-3任一项所述的氮化物外延结构，其特征在于，所述K个双层结构的带隙差自所述成核层一侧向所述外延层一侧逐渐减小。5.如权利要求1-4任一项所述的氮化物外延结构，其特征在于，所述K个双层结构中，最大带隙差与最小带隙差的差值大于构成所述双层结构的禁带宽度最大的第Ⅲ族氮化物与禁带宽度最小的第Ⅲ族氮化物的禁带宽度差值的20％。6.如权利要求1-5任一项所述的氮化物外延结构，其特征在于，所述K个双层结构由GaN和AlN构成，每一所述双层结构中的平均Al组分含量为5％-50％。7.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智斌，罗睿宏，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：