一种Si基GaN-HEMT结构外延片及制备方法技术

本发明专利技术提供一种Si基GaN‑HEMT外延片及制备方法。采用在Si衬底上生长三层AlN缓冲层的设计，有效释放因Si衬底与GaN层间晶格失配、热膨胀系数不同而产生的应力，从而降低Si衬底与GaN层之间的晶格缺陷，减少Si基GaN‑HEMT外延片在高温生长过程中衬底破碎、裂片的几率，提高Si基GaN外延材料质量，所得的GaN‑HEMT外延片具有高质量的异质结构和高导通的2DEG沟道。

【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基gan-hemt结构外延片及制备方法。

技术介绍

1、gan-hemt作为典型的第三代半导体功率器件，得益于gan材料特有的宽带隙、高电子饱和漂移速率、高临界击穿电场等优异特性，使得algan/gan异质结处拥有高浓度、高迁移率的二维电子气，从而具备高功率密度、高击穿电压、低导通电阻的优势，因此被广泛应用于航空航天、5g基站和新能源汽车领域。

2、si基gan相比于sic外延gan衬底和gan自支撑衬底具有较高的成本优势，但由于si衬底于gan之间存在较大的晶格失配和热失配系数，严重阻碍了gan-hemt在高功率密度工作条件下的电学性能和可靠性。

3、降低si基衬底上外延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。如何通过缓冲层和外延结构的设计，来有效降低晶格失配，从而降低si基gan外延材料的表面缺陷，是si基gan-hemt在射频、功率领域应用的关键。

技术实现思路

1、专利技术目的：本专利技术的目的是本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种Si基GaN-HEMT结构外延片，其特征在于，包括Si衬底及在Si衬底基础上从下至上顺次层叠的SixNy掩膜原子层、AlN缓冲层、AlGaN/AlN超晶格层、第一C掺杂GaN层、第一AlN插入层、第二C掺杂GaN层、无掺杂GaN沟道层、第二AlN插入层、AlGaN垒层、GaN电容层；所述的AlN缓冲层包括从下至上顺次层叠的第一AlN缓冲层、第二AlN缓冲层、第三AlN缓冲层。

2.根据权利要求1所述的Si基GaN-HEMT结构外延片，其特征在于：所述AlGaN/AlN超晶格层包括从下至上顺次层叠的低Al组分AlGaN/AlN超晶格层、高Al组分AlGaN/AlN超晶格...

【技术特征摘要】

1.一种si基gan-hemt结构外延片，其特征在于，包括si衬底及在si衬底基础上从下至上顺次层叠的sixny掩膜原子层、aln缓冲层、algan/aln超晶格层、第一c掺杂gan层、第一aln插入层、第二c掺杂gan层、无掺杂gan沟道层、第二aln插入层、algan垒层、gan电容层；所述的aln缓冲层包括从下至上顺次层叠的第一aln缓冲层、第二aln缓冲层、第三aln缓冲层。

2.根据权利要求1所述的si基gan-hemt结构外延片，其特征在于：所述algan/aln超晶格层包括从下至上顺次层叠的低al组分algan/aln超晶格层、高al组分algan/aln超晶格层。

3.根据权利要求1所述的si基gan-hemt结构外延片，其特征在于：所述第一aln缓冲层外延厚度为10～30nm。

4.根据权利要求1所述的si基gan-hemt结构外延片，其特征在于：所述第二aln缓冲层外延厚度为100～300nm。

5.根据权利要求1所述的si基gan-hemt结构外...

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