半导体结构及半导体结构的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体结构及半导体结构的制备方法，半导体结构包括：第一AlGaN/AlN/GaN异质结构，第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中的AlN层与GaN层的界面处存在第一二维电子气沟道；第二AlGaN/AlN/GaN异质结构，第二AlGaN/AlN/GaN异质结构中的AlN层与GaN层的界面处存在第二二维电子气沟道；第三AlGaN/AlN/GaN异质结构，第三AlGaN/AlN/GaN异质结构中的AlN层与GaN层的界面处存在第三二维电子气沟道；第一二维电子气沟道中的电子浓度、第二二维电子气沟道中的电子浓度及第三二维电子气沟道中的电子浓度之间的差值小于预设值，进而调节载流子分布，以实现减小器件电阻值、减小反向漏电流和减小器件工作状态下的发热量的目的。电流和减小器件工作状态下的发热量的目的。电流和减小器件工作状态下的发热量的目的。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及半导体结构的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种半导体结构及半导体结构的制备方法。

技术介绍

[0002]由于AlGaN/GaN异质结界面存在载流子浓度和迁移率都很高的2DEG(二维电子气)，所以为了减小基于AlGaN/GaN异质结材料的电子器件的串联电阻，已有的研究设计了各种多异质结AlGaN/GaN异质结材料。常见的异质结材料多为各层AlGaN势垒层厚度相等的多异质结AlGaN/GaN异质结材料，这类材料由于GaN/AlGaN异质结界面存在负极化电荷，各AlGaN/GaN异质结界面处的2DEG浓度差别很大，由于最靠近衬底的2DEG浓度较大，难以被耗尽，使基于多异质结AlGaN/GaN异质结材料制备的带有凹槽栅的电子器件的反向漏电流较高；且由于各2DEG浓度差别较大，工作时各层的发热量不同，会影响器件的性能。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术设计了一种半导体结构及半导体结构的制备方法，调节载流子分布，减小器件电阻值、减小电子器件的反向漏电流和减小器件工作状态下的发热量。
[0004]本专利技术设计了一种半导体结构，所述半导体结构包括：
[0005]第一AlGaN/AlN/GaN异质结构，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中的所述AlN层与所述GaN层的界面处存在第一二维电子气沟道；
[0006]第二AlGaN/AlN/GaN异质结构，所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构中的所述AlN层与所述GaN层的界面处存在第二二维电子气沟道；
[0007]第三AlGaN/AlN/GaN异质结构，所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构中的所述AlN层与所述GaN层的界面处存在第三二维电子气沟道；
[0008]所述第一二维电子气沟道中的电子浓度、所述第二二维电子气沟道中的电子浓度及所述第三二维电子气沟道中的电子浓度之间的差值小于预设值。
[0009]在其中一个实施例中，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中AlGaN层的厚度与所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构中AlGaN层的厚度相同，且均小于所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构中AlGaN层的厚度。
[0010]在其中一个实施例中，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中GaN层的厚度、所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构中GaN层的厚度和所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构中GaN层的厚度相同；所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中AlN层的厚度、所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构中AlN层的厚度和所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构中AlN层的厚度相同。
[0011]在其中一个实施例中，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构、所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构和所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构均为非故意掺杂异质结构，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构的背景载流子浓度、所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构的背景载流
子浓度和所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构的背景载流子浓度均为0.5
×
10
16
cm
‑3～1.5
×
10
16
cm
‑3。
[0012]在其中一个实施例中，所述半导体结构还包括：
[0013]衬底；
[0014]成核层，位于所述衬底的表面；
[0015]缓冲层，位于所述成核层远离所述衬底的表面；所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构位于所述缓冲层远离所述成核层的表面。
[0016]本专利技术还设计了一种半导体结构的制备方法，所述半导体结构的制备方法包括：
[0017]形成第一AlGaN/AlN/GaN异质结构，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中的所述AlN层与所述GaN层的界面处存在第一二维电子气沟道；
[0018]于所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构的表面形成第二AlGaN/AlN/GaN异质结构，所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构中的所述AlN层与所述GaN层的界面处存在第二二维电子气沟道；
[0019]于所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构的表面形成第三AlGaN/AlN/GaN异质结构，所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构中的所述AlN层与所述GaN层的界面处存在第三二维电子气沟道；
[0020]所述第一二维电子气沟道中的电子浓度、所述第二二维电子气沟道中的电子浓度及所述第三二维电子气沟道中的电子浓度之间的差值小于预设值。
[0021]在其中一个实施例中，形成的所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中所述AlGaN层的厚度与形成的所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构中所述AlGaN层的厚度相同，且均小于形成的所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构中所述AlGaN层的厚度。
[0022]在其中一个实施例中，形成的所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中所述GaN层的厚度、形成的所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构中所述GaN层的厚度和形成的所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构中所述GaN层的厚度相同；形成的所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中所述AlN层的厚度、形成的所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构中所述AlN层的厚度和形成的所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构中所述AlN层的厚度相同。
[0023]在其中一个实施例中，采用金属有机化学气相沉积工艺外延生长所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构、所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构和所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构、所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构和所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构均为非故意掺杂异质结构，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构的背景载流子浓度、所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构的背景载流子浓度和所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构的背景载流子浓度均为0.5
×
10
16
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‑3～1.5
×
10
16
cm
‑3。
[0024]在其中一个实施例中，所述形成第一AlGaN/AlN/GaN异质结构之前还包括：
[0025]提供衬底；
[0026]于所述衬底的表面形成成核层；
[0027]于所述成核层远离所述衬底的表面形成缓冲层；所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构形成于所述缓冲层远离所述成核层的表面。
[0028]本专利技术具有如下有益效果：
[0029]本专利技术的半导体结构及半导体结构的制备方法，其中半导体结构包括第一AlGaN/
AlN/GaN异质结构、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，所述半导体结构包括：第一AlGaN/AlN/GaN异质结构，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中的所述AlN层与所述GaN层的界面处存在第一二维电子气沟道；第二AlGaN/AlN/GaN异质结构，所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构中的所述AlN层与所述GaN层的界面处存在第二二维电子气沟道；第三AlGaN/AlN/GaN异质结构，所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构中的所述AlN层与所述GaN层的界面处存在第三二维电子气沟道；所述第一二维电子气沟道中的电子浓度、所述第二二维电子气沟道中的电子浓度及所述第三二维电子气沟道中的电子浓度之间的差值小于预设值。2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中AlGaN层的厚度与所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构中AlGaN层的厚度相同，且均小于所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构中AlGaN层的厚度。3.根据权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中GaN层的厚度、所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构中GaN层的厚度和所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构中GaN层的厚度相同；所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中AlN层的厚度、所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构中AlN层的厚度和所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构中AlN层的厚度相同。4.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构、所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构和所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构均为非故意掺杂异质结构，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构的背景载流子浓度、所述第二AlGaN/AlN/GaN异质结构的背景载流子浓度和所述第三AlGaN/AlN/GaN异质结构的背景载流子浓度均为0.5
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‑3。5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：衬底；成核层，位于所述衬底的表面；缓冲层，位于所述成核层远离所述衬底的表面；所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构位于所述缓冲层远离所述成核层的表面。6.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，所述半导体结构的制备方法包括：形成第一AlGaN/AlN/GaN异质结构，所述第一AlGaN/AlN/GaN异质结构中的所述AlN层与所述GaN层的界面处存在第一二维电子气沟道；于所述第一AlGaN/AlN/...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳月波，赖灿雄，杨少华，路国光，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所工业和信息化部电子第五研究所中国赛宝实验室，
类型：发明
国别省市：