一种半导体器件的外延结构及其制备方法、半导体器件技术

本发明专利技术实施例提供了一种半导体器件的外延结构及其制备方法、半导体器件，所述外延结构包括衬底；位于所述衬底一侧的外延层，所述外延层包括缓冲层，所述缓冲层包括叠层设置的第一类缓冲层和第二类缓冲层，所述第一类缓冲层位于靠近所述衬底的一侧，且所述第一类缓冲层的掺杂浓度大于所述第二类缓冲层的掺杂浓度。采用上述技术方案，通过设置缓冲层包括第一类缓冲层和第二类缓冲层，同时设置第一类缓冲层的掺杂浓度大于第二类缓冲层的掺杂浓度，保证半导体器件中缓冲层的高阻特性的同时保证缓冲层的晶体质量良好，进而提升外延结构以及半导体器件的质量。及半导体器件的质量。及半导体器件的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件的外延结构及其制备方法、半导体器件


[0001]本专利技术实施例涉及半导体
，尤其涉及一种半导体器件的外延结构及其制备方法、半导体器件。

技术介绍

[0002]由于AlGaN/GaN异质结构中存在较强的二维电子气，通常采用AlGaN/GaN异质结形成的高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor；HEMT)为耗尽型器件，为了使该器件获得更大的击穿电压、更好的开关特性以及更可靠的性能，则必须先获得高阻的GaN缓冲层。
[0003]要获得高阻的GaN缓冲层方法有多种，常用的方法是进行C掺杂或者Fe掺杂。但是为了获得足够高阻的GaN缓冲层所需的C含量会导致晶体质量变差，进而影响最终器件的可靠性，并且C杂质形成的深能级陷阱容易使最终器件的输出功率等性能衰减；而为了获得足够高阻的GaN缓冲层所需的Fe含量则会引起外延层表面和晶体质量变差，同时也会影响最终器件的性能。因此如何在保证外延层晶体质量的同时又能保证最终器件的性能成为了目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种半导体器件的外延结构及其制备方法、半导体器件，以提供一种缓冲层高阻特性以及晶体质量均良好的外延结构。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种半导体器件的外延结构，包括：
[0006]衬底；
[0007]位于所述衬底一侧的外延层，所述外延层包括缓冲层，所述缓冲层包括叠层设置的第一类缓冲层和第二类缓冲层，所述第一类缓冲层位于靠近所述衬底的一侧，且所述第一类缓冲层的掺杂浓度大于所述第二类缓冲层的掺杂浓度。
[0008]可选的，所述第一类缓冲层包括至少一层第一缓冲层，所述第二类缓冲层包括至少一层第二缓冲层；
[0009]所述第一缓冲层的掺杂浓度大于所述第二缓冲层的掺杂浓度。
[0010]可选的，所述第一类缓冲层包括叠层设置的第一甲缓冲层和第一乙缓冲层，所述第一甲缓冲层位于靠近所述衬底的一侧；所述第一甲缓冲层的掺杂浓度大于或者等于所述第一乙缓冲层的掺杂浓度；
[0011]所述第二类缓冲层包括叠层设置的第二甲缓冲层和第二乙缓冲层，所述第二甲缓冲层位于靠近所述衬底的一侧；所述第二甲缓冲层的掺杂浓度大于所述第二乙缓冲层的掺杂浓度。
[0012]可选的，所述第一甲缓冲层、所述第一乙缓冲层、所述第二甲缓冲层和所述第二乙缓冲层中均掺杂有碳离子；
[0013]所述第一甲缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第一掺杂浓度C1，所述第一乙缓冲层中
碳离子的掺杂浓度为第二掺杂浓度C2，所述第二甲缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第三掺杂浓度C3，所述第二乙缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第四掺杂浓度C4，其中，C1＞C2≥C3＞C4。
[0014]可选的，所述第一甲缓冲层和所述第一乙缓冲层中还掺杂有铁离子，所述第二甲缓冲层和所述第二乙缓冲层中不掺杂铁离子；
[0015]所述第一甲缓冲层中铁离子的掺杂浓度为第五掺杂浓度，所述第一乙缓冲层中铁离子的掺杂浓度为第六掺杂浓度其中，所述第五掺杂浓度与所述第六掺杂浓度相同。
[0016]可选的，所述第一甲缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第一掺杂浓度C1，所述第五掺杂浓度C5，其中，C1/C5＝(0.5～1.2)/10；
[0017]所述第一乙缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第二掺杂浓度C2，所述第六掺杂浓度C6，其中C2/C6＝(0.1～0.3)/10；
[0018]所述第二甲缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第三掺杂浓度C3，其中，C3＝C2；
[0019]所述第二乙缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第四掺杂浓度C4，其中，C4/C3＝(1～2)/10。
[0020]可选的，所述第五掺杂浓度C5＝1*10
18
/cm3～1*10
19
/cm3，所述第六掺杂浓度C6＝1*10
18
/cm3～1*10
19
/cm3。
[0021]可选的，所述第一缓冲层的厚度大于所述第二缓冲层的厚度。
[0022]可选的，所述第一类缓冲层包括叠层设置的第一甲缓冲层和第一乙缓冲层，所述第一甲缓冲层位于靠近所述衬底的一侧；所述第一甲缓冲层的厚度大于或者等于所述第一乙缓冲层的厚度；
[0023]所述第二类缓冲层包括叠层设置的第二甲缓冲层和第二乙缓冲层，所述第二甲缓冲层位于靠近所述衬底的一侧；所述第二甲缓冲层的厚度大于所述第二乙缓冲层的厚度。
[0024]可选的，所述第一甲缓冲层的厚度为h1，所述第一乙缓冲层的厚度为h2，所述第二甲缓冲层的厚度为h3，所述第二乙缓冲层的厚度为h4；
[0025]其中，h2＝h1，2/10≤h3/h2≤9/10，4/10≤h4/h3≤9/10。
[0026]可选的，所述外延层还包括位于所述缓冲层靠近所述衬底一侧的成核层；
[0027]位于所述缓冲层远离所述衬底一侧的间隔层；
[0028]位于所述间隔层远离所述衬底基板一侧的势垒层，所述势垒层与所述缓冲层形成异质结结构；
[0029]位于所述势垒层远离所述衬底一侧的盖层。
[0030]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种半导体器件，包括第一方面所述的外延结构，所述外延结构包括衬底以及依次位于所述衬底一侧的成核层、缓冲层、间隔层、势垒层以及帽层；
[0031]所述半导体器件还包括：
[0032]位于所述势垒层远离所述衬底一侧的源极和漏极：
[0033]位于所述盖层远离所述衬底一侧的栅极，所述栅极位于所述源极和所述漏极之间。
[0034]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种半导体器件的外延结构的制备方法，用于制备第一方面所述的外延结构，所述制备方法包括：
[0035]提供衬底；
[0036]在所述衬底一侧制备外延层，所述外延层包括缓冲层，所述缓冲层包括叠层设置的第一类缓冲层和第二类缓冲层，所述第一类缓冲层位于靠近所述衬底的一侧，且所述第一类缓冲层的掺杂浓度大于所述第二类缓冲层的掺杂浓度。
[0037]可选的，在所述衬底一侧制备外延层，包括：
[0038]在所述衬底一侧制备成核层；
[0039]在所述成核层远离所述衬底的一侧制备缓冲层；
[0040]在所述缓冲层远离所述衬底的一侧制备间隔层；
[0041]在所述间隔层远离所述衬底的一侧制备势垒层，所述述势垒层与所述缓冲层形成异质结结构；
[0042]在所述势垒层远离所述衬底的一侧制备盖层。
[0043]本专利技术实施例提供的半导体器件的外延结构及其制备方法、半导体器件，通过设置缓冲层包括叠层设置的第一类缓冲层和第二类缓冲层，同时设置第一类缓冲层的掺杂浓度大于第二类缓冲层的掺杂浓度，保证外延结构中缓冲层的高阻特性的同时保证缓冲层的晶体质量良好，进而提升外延结构以及半导体器件的质量。
附图说明
[0044]图1是本专利技术实施例提供的一种半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的外延结构，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底一侧的外延层，所述外延层包括缓冲层，所述缓冲层包括叠层设置的第一类缓冲层和第二类缓冲层，所述第一类缓冲层位于靠近所述衬底的一侧，且所述第一类缓冲层的掺杂浓度大于所述第二类缓冲层的掺杂浓度。2.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第一类缓冲层包括至少一层第一缓冲层，所述第二类缓冲层包括至少一层第二缓冲层；所述第一缓冲层的掺杂浓度大于所述第二缓冲层的掺杂浓度。3.根据权利要求2所述的外延结构，其特征在于，所述第一类缓冲层包括叠层设置的第一甲缓冲层和第一乙缓冲层，所述第一甲缓冲层位于靠近所述衬底的一侧；所述第一甲缓冲层的掺杂浓度大于或者等于所述第一乙缓冲层的掺杂浓度；所述第二类缓冲层包括叠层设置的第二甲缓冲层和第二乙缓冲层，所述第二甲缓冲层位于靠近所述衬底的一侧；所述第二甲缓冲层的掺杂浓度大于所述第二乙缓冲层的掺杂浓度。4.根据权利要求3所述的外延结构，其特征在于，所述第一甲缓冲层、所述第一乙缓冲层、所述第二甲缓冲层和所述第二乙缓冲层中均掺杂有碳离子；所述第一甲缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第一掺杂浓度C1，所述第一乙缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第二掺杂浓度C2，所述第二甲缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第三掺杂浓度C3，所述第二乙缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第四掺杂浓度C4，其中，C1＞C2≥C3＞C4。5.根据权利要求3或4所述的外延结构，其特征在于，所述第一甲缓冲层和所述第一乙缓冲层中还掺杂有铁离子，所述第二甲缓冲层和所述第二乙缓冲层中不掺杂铁离子；所述第一甲缓冲层中铁离子的掺杂浓度为第五掺杂浓度，所述第一乙缓冲层中铁离子的掺杂浓度为第六掺杂浓度其中，所述第五掺杂浓度与所述第六掺杂浓度相同。6.根据权利要求5所述的外延结构，其特征在于，所述第一甲缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第一掺杂浓度C1，所述第五掺杂浓度C5，其中，C1/C5＝(0.5～1.2)/10；所述第一乙缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第二掺杂浓度C2，所述第六掺杂浓度C6，其中C2/C6＝(0.1～0.3)/10；所述第二甲缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第三掺杂浓度C3，其中，C3＝C2；所述第二乙缓冲层中碳离子的掺杂浓度为第四掺杂浓度C4，其中，C4/C3＝(1～2)/10。7.根据权利要求5所述的外延结构，其特征在于，所述第五掺杂浓度C5＝1*10
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/cm3～1*10
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【专利技术属性】
技术研发人员：张晖，李仕强，张乃千，裴轶，
申请(专利权)人：苏州能讯高能半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：