具有复合缓冲层的氮化物半导体器件及其制备方法技术

本公开提供了一种具有复合缓冲层的氮化物半导体器件及其制备方法，属于半导体器件领域。该氮化物半导体器件包括：衬底，以及在衬底的一面依次生长的复合缓冲层和氮化物半导体层；复合缓冲层包括依次生长的成核层、缓冲层和应力调节层。本公开能够有效的减少晶格失配的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
具有复合缓冲层的氮化物半导体器件及其制备方法


[0001]本公开属于半导体器件领域，特别涉及一种具有复合缓冲层的氮化物半导体器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]半导体器件，是一种常见的功能性电子器件，被广泛应用于各个细分领域。
[0003]在相关技术中，GaN作为III
‑
V族化合物半导体的典型代表，是继Si和GaAs之后出现的第三代半导体材料。其具有禁带宽度大、击穿电场强、电子迁移率高和热稳定性好等优异的特性。氮化物半导体器件的外延层主要包括生长在衬底上的氮化物半导体层。
[0004]然而，由于衬底和氮化物半导体层之间存在较大的晶格失配的问题，所以导致外延薄膜会出现裂纹、表面形貌不均匀等现象。

技术实现思路

[0005]本公开实施例提供了一种具有复合缓冲层的氮化物半导体器件及其制备方法，能够有效的减少晶格失配的问题。所述技术方案如下：
[0006]一方面，本公开实施例提供了一种具有复合缓冲层的氮化物半导体器件，包括：
[0007]衬底，以及在所述衬底的一面依次生长的复合缓冲层和氮化物半导体层；
[0008]所述复合缓冲层包括依次生长的成核层、缓冲层和应力调节层。
[0009]在本公开的一种实现方式中，所述成核层的生长厚度为30～50nm；
[0010]所述缓冲层的生长厚度为10～20nm；
[0011]所述应力调节层的生长厚度为0.1～0.6um。
[0012]在本公开的一种实现方式中，所述成核层为周期性层叠的Al
a
N1‑
a
/In
b
N1‑
b
层(0＜a＜1；0＜b＜1)，所述缓冲层为N型Al
c
Ga1‑
c
N层(0＜c＜1)，所述应力调节层为周期性层叠的In
d
Ga1‑
d
N/GaN层(0＜d＜1)。
[0013]在本公开的一种实现方式中，所述氮化物半导体层包括依次层叠的N型层、多量子阱层和P型层。
[0014]另一方面，本公开实施例提供了一种具有复合缓冲层的氮化物半导体器件的制备方法，包括：
[0015]提供一衬底；
[0016]在所述衬底的一面依次生长复合缓冲层和氮化物半导体层；
[0017]所述复合缓冲层通过以下方式生长：
[0018]依次生长成核层、缓冲层和应力调节层。
[0019]在本公开的一种实现方式中，生长所述成核层，包括：
[0020]将所述成核层的生长温度设置为700～900℃，生长压力设置为100～500torr，生长出厚度为30～50nm的周期性层叠的Al
a
N1‑
a
/In
b
N1‑
b
层。
[0021]在本公开的一种实现方式中，生长所述缓冲层，包括：
[0022]将所述缓冲层的生长温度设置为700～900℃，生长压力设置为100～500torr，生长出厚度为10～20nm的N型Al
c
Ga1‑
c
N层。
[0023]在本公开的一种实现方式中，生长所述应力调节层，包括：
[0024]将所述应力调节层的生长温度设置为700～900℃，生长压力设置为100～500torr，生长出厚度为0.1～0.6um的周期性层叠的In
d
Ga1‑
d
N/GaN层。
[0025]在本公开的一种实现方式中，所述氮化物半导体层通过以下方式生长：
[0026]依次生长N型层、多量子阱层和P型层。
[0027]在本公开的一种实现方式中，生长所述N型层，包括：
[0028]将所述N型层的生长温度设置为1000～1200℃，生长压力设置为100
‑
500torr，生长出厚度为3～4um的重掺Si的N型GaN层。
[0029]本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0030]由于本公开实施例提供的氮化物半导体层具备复合缓冲层，复合缓冲层包括依次生长的成核层、缓冲层和应力调节层。
[0031]对于成核层来说，成核层提供与衬底取向相同的成核中心，减小衬底与氮化物半导体层之间晶格不匹配的问题，更有利于轴向三维岛状生长。
[0032]对于缓冲层来说，缓冲层可以填补Ga空位，并与三维岛合并，形成高质量的缓冲层，进一步降低与衬底之间的晶格失配和热失配，起到阻挡底层缺陷的作用，从而减少位错和裂纹的产生。
[0033]对于应力调节层来说，应力调节层与氮化物半导体层形成晶格常数匹配关系，可作为晶格失配应力释放层，进而实现氮化物半导体层内部低应力、无裂纹与弯曲，达到改善衬底晶格失配的问题，控制相应产生的外延片应力，从而改善外延片的良率和光电性能的效果。
[0034]也就是说，通过成核层、缓冲层和应力调节层的结合，一同减少了晶格失配的问题。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1是本公开实施例提供的一种氮化物半导体器件的结构示意图；
[0037]图2是本公开实施例提供的一种氮化物半导体器件的制备方法的流程图；
[0038]图3是本公开实施例提供的另一种氮化物半导体器件的制备方法的流程图。
[0039]图中各符号表示含义如下：
[0040]10、衬底；
[0041]20、复合缓冲层；
[0042]210、成核层；220、缓冲层；230、应力调节层；
[0043]30、N型层；
[0044]40、多量子阱层；
[0045]50、P型层；
[0046]60、电子阻挡层；
[0047]70、P型接触层；
[0048]80、氮化物半导体层。
具体实施方式
[0049]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
[0050]半导体器件，是一种常见的功能性电子器件，被广泛应用于各个细分领域。
[0051]在相关技术中，GaN作为III
‑
V族化合物半导体的典型代表，是继Si和GaAs之后出现的第三代半导体材料。其具有禁带宽度大、击穿电场强、电子迁移率高和热稳定性好等优异的特性。氮化物半导体器件的外延层主要包括生长在衬底上的氮化物半导体层。
[0052]然而，由于衬底和氮化物半导体层之间存在较大的晶格失配的问题，所以导致外延薄膜会出现裂纹、表面形貌不均匀等现象。
[0053]为了解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种具有复合缓冲层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有复合缓冲层的氮化物半导体器件，其特征在于，包括：衬底(10)，以及在所述衬底(10)的一面依次生长的复合缓冲层(20)和氮化物半导体层(80)；所述复合缓冲层(20)包括依次生长的成核层(210)、缓冲层(220)和应力调节层(230)。2.根据权利要求1所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述成核层(210)的生长厚度为30～50nm；所述缓冲层(220)的生长厚度为10～20nm；所述应力调节层(230)的生长厚度为0.1～0.6um。3.根据权利要求1或2所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述成核层(210)为周期性层叠的Al
a
N1‑
a
/In
b
N1‑
b
层(0＜a＜1；0＜b＜1)，所述缓冲层(220)为N型Al
c
Ga1‑
c
N层(0＜c＜1)，所述应力调节层(230)为周期性层叠的In
d
Ga1‑
d
N/GaN层(0＜d＜1)。4.根据权利要求1或2所述的氮化物半导体器件，其特征在于，所述氮化物半导体层(80)包括依次层叠的N型层(30)、多量子阱层(40)和P型层(50)。5.一种具有复合缓冲层的氮化物半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：提供一衬底(10)；在所述衬底(10)的一面依次生长复合缓冲层(20)和氮化物半导体层(80)；所述复合缓冲层(20)通过以下方式生长：依次生长成核层(210)、缓冲层(220)和应力...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翠玲，蒋媛媛，梅劲，
申请(专利权)人：华灿光电苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：