一种Si衬底GaN外延结构及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Si衬底的GaN外延结构及其制备方法。所述外延结构包括在Si衬底基础上从下至上顺次层叠的三维岛状叠层、Si掺杂GaN外延层、Si<subgt;x</subgt;N<subgt;y</subgt;非晶原子掩膜层、AlGaN超晶格层、GaN外延层；通过设计三维岛状的外延生长方式，即在低温条件下生长AlN缓冲层，而后生长的GaN层在升温后缩聚成核，随着生长进行，应变逐渐积累，最终形成三维岛状结构来释放Si衬底与GaN外延层之间的应力，而非形成位错来释放应变，以此克服Si衬底与GaN间晶格失配较大的问题，提高了GaN外延片在磊晶过程中的晶体质量，有效地降低了外延片生长时的边缘缺陷和位错密度，提升了外延片的整体质量和良品率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造，具体涉及一种si衬底gan外延结构及制备方法。

技术介绍

1、第三代半导体材料gan相较于传统半导体材料，具有高禁带、高饱载流子速度、高击穿电场、耐高温、抗辐射等突出优点，适用于新一代高速度、高效率功率器件制造，在无线充电、快速充电、云计算、5g通讯、激光雷达、新能源汽车等领域具有广泛的应用前景。与此同时，si基gan材料具有明显的成本优势，在采用大尺寸硅晶圆作为外延衬底的情况下，可以实现媲美传统硅基功率器件的低成本制造。因此，si基gan技术也被认为是新型功率电子器件的主流技术，具有广阔的应用前景。

2、si基gan相比于sic外延gan衬底和gan自支撑衬底具有较大的成本优势，但si衬底与gan存在较大的晶格失配、热失配问题，严重阻碍了gan在高功率密度工作条件下的电学性能和可靠度。

3、降低si衬底上外延gan的缺陷密度，结合成熟的si基半导体制程技术，能够实现成本和性能之间的折中。设计缓冲层、外延结构来降低晶格失配、热失配，从而使得si基gan质量提升，是优化gan材料在射频、功率领域的应用的关键。本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种Si衬底GaN外延结构，其特征在于，包括Si衬底及在所述Si衬底上依次层叠的三维岛状叠层、Si掺杂GaN外延层、SixNy非晶原子掩膜层、AlGaN超晶格层、GaN外延层；所述三维岛状叠层包括依次层叠的第一AlN缓冲层、Si掺杂GaN成核层、第二AlN缓冲层。

2.根据权利要求1所述的Si衬底GaN外延结构，其特征在于：所述第一AlN缓冲层的厚度为10～30nm。

3.根据权利要求1所述的Si衬底GaN外延结构，其特征在于：所述Si掺杂GaN成核层的厚度为10～30nm。

4.根据权利要求1所述的Si衬底GaN外延结构，其特征在于：所述第二Al...

【技术特征摘要】

1.一种si衬底gan外延结构，其特征在于，包括si衬底及在所述si衬底上依次层叠的三维岛状叠层、si掺杂gan外延层、sixny非晶原子掩膜层、algan超晶格层、gan外延层；所述三维岛状叠层包括依次层叠的第一aln缓冲层、si掺杂gan成核层、第二aln缓冲层。

2.根据权利要求1所述的si衬底gan外延结构，其特征在于：所述第一aln缓冲层的厚度为10～30nm。

3.根据权利要求1所述的si衬底gan外延结构，其特征在于：所述si掺杂gan成核层的厚度为10～30nm。

4.根据权利要求1所述的si衬底gan外延结构，其特征在于：所述第二aln缓冲层的厚度为10～30nm。

5.一种si衬底gan外延结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的si衬底gan外延...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明洋，杨帆，王银海，仇光寅，
申请(专利权)人：南京国盛电子有限公司，
类型：发明
国别省市：