【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，尤其涉及一种耐压能力高的hemt器件及其制备方法。
技术介绍
1、对gan基hemt功率器件而言，关态下漏电和开态下功率输出是衡量电子器件性能的重要指标。在微波功率器件应用领域中，当器件在高频下工作时，器件漏电会引起能量损失，恶化器件工作性能，导致被击穿。关态下低漏电不仅可以降低器件关态损耗，而且能提高器件的工作电压，耐压性能提升。相比于传统si材料，gan材料具有更宽的禁带宽度，理论上具有更大的临界击穿场强。然而，mocvd外延生长的非故意掺杂gan薄膜通常是n型，电子浓度量级处于1017cm-3，制备的gan基hemt材料结构因存在低阻导电层，而无法体现出第三代半导体材料的高耐压优势。hemt器件漏电路径主要是先垂直通过hemt中的缓冲层，然后水平通过硅体材料(aln/si界面)，因此，限制器件击穿电压提升的主要瓶颈是外延缓冲层和硅材料及其与外延层界面。
2、为了提高hemt外延层晶体质量，通常可以从硅衬底和外延缓冲层两方面设计。在硅衬底设计方面，可以通过掺杂形成p型硅来阻断界面处漏电通道，降低背景载流子的扩散；在外延缓冲层设计方面，通常采用aln成核层、al组分渐变algan或aln/algan超晶格等作为应力释放缓冲层，降低si衬底与gan外延层之间的晶格失配，提高晶体质量；另外，在缓冲层中引入fe或c等杂质掺杂补偿背景载流子浓度等方法，来提高hemt外延层的高阻特性，增强耐压能力。然而，这些常规外延方法制造的hemt器件，大多应用于低耐压产品，难以稳定应用在高耐压需求的产品上，耐压能力
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对已有的技术现状，提供一种耐压能力高的hemt器件及其制备方法，通过先在mocvd中生长gan外延材料层之前，采用由aln缓冲层、mo插入层及scaln缓冲层组成的pvd溅射复合层，搭配后续由algan缓冲层及gan高阻缓冲层组成的mocvd沉积复合层，构成复合缓冲层，有效提升gan外延材料层的晶体质量，减少复合缓冲层漏电，有效提高器件的耐压能力，制得的hemt器件能够适用到需要高耐用需求的产品上，有效拓展si衬底gan基hemt的应用领域。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、首先，本专利技术提供一种耐压能力高的hemt器件的制备方法，包括：
4、提供si衬底；
5、在所述si衬底上生长复合缓冲层；
6、所述复合缓冲层的制备步骤包括：
7、在所述si衬底上通过pvd工艺依次溅射aln缓冲层、mo插入层及scaln缓冲层；
8、在所述scaln层上通过mocvd工艺依次沉积algan缓冲层及gan高阻缓冲层。
9、在一些实施例中，所述aln缓冲层的厚度为20nm～40nm，所述mo插入层的厚度为20nm～100nm，所述scaln缓冲层的厚度为200nm～800nm。
10、在一些实施例中，所述scaln缓冲层中，sc的含量为0.15。
11、在一些实施例中，所述mo插入层的生长温度为200℃～300℃，溅射功率为2000w～4000w；所述aln缓冲层的生长温度为500℃～650℃，溅射功率为2000w～4000w；所述scaln缓冲层的生长温度为500℃～650℃，溅射功率为2000w～4000w。
12、在一些实施例中，所述algan缓冲层的厚度为1.0μm～3.0μm，生长温度为1000℃～1200℃，al的含量为0.1～0.8。
13、在一些实施例中，所述gan高阻缓冲层的厚度为1.0μm～2.0μm，生长温度为950℃～1050℃，c掺杂浓度为1×1019cm-3～1×1020cm-3。
14、在一些实施例中，还包括：
15、在所述gan高阻缓冲层上依次沉积gan沟道层、aln插入层、algan势垒层及gan盖帽层。
16、其次，本专利技术还提供一种耐压能力高的hemt器件，包括si衬底及设置于所述si衬底上的复合缓冲层，所述复合缓冲层包括依次层叠的aln缓冲层、mo插入层、scaln缓冲层、algan缓冲层及gan高阻缓冲层，所述aln缓冲层、所述mo插入层及所述scaln缓冲层均通过pvd工艺溅射而成，所述algan缓冲层及所述gan高阻缓冲层均通过mocvd工艺沉积而成。
17、在一些实施例中，所述aln缓冲层的厚度为20nm～40nm，所述mo插入层的厚度为20nm～100nm，所述scaln缓冲层的厚度为200nm～800nm。
18、在一些实施例中，所述scaln缓冲层中，sc的含量为0.15。
19、本专利技术的有益效果在于：
20、本专利技术的复合缓冲层，先通过pvd工艺依次溅射aln缓冲层、mo插入层及scaln缓冲层，其中，aln缓冲层作为成核层，可缓解gan外延材料层与si衬底之间的晶格失配，然而，若采用常规的mocvd工艺直接在si衬底上沉积aln，所得到的aln晶体质量差，本专利技术中，采用pvd工艺溅射aln缓冲层，能够形成晶体质量更好的aln材料层，其次，本专利技术在aln缓冲层上溅射mo插入层，体心立方结构的mo(110)晶相与aln(002)晶相存在取向关系，通过mo插入层能够进一步改善晶体质量，再者，在scaln缓冲层中插入sc，能够进一步降低aln与gan外延材料层的晶格失配，随后配合通过mocvd工艺依次沉积algan缓冲层及gan高阻缓冲层，进一步提升与gan外延材料层的晶格匹配度，由此通过先在mocvd中生长gan外延材料层之前，采用由aln缓冲层、mo插入层及scaln缓冲层组成的pvd溅射复合层，搭配后续由algan缓冲层及gan高阻缓冲层组成的mocvd沉积复合层，构成复合缓冲层，有效提升gan外延材料层的晶体质量，减少复合缓冲层漏电，有效提高器件的耐压能力，制得的hemt器件能够适用到需要高耐用需求的产品上，有效拓展si衬底gan基hemt的应用领域。
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1.一种耐压能力高的HEMT器件的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的耐压能力高的HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述AlN缓冲层的厚度为20nm～40nm，所述Mo插入层的厚度为20nm～100nm，所述ScAlN缓冲层的厚度为200nm～800nm。
3.根据权利要求1所述的耐压能力高的HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述ScAlN缓冲层中，Sc的含量为0.15。
4.根据权利要求1所述的耐压能力高的HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述Mo插入层的生长温度为200℃～300℃，溅射功率为2000W～4000W；所述AlN缓冲层的生长温度为500℃～650℃，溅射功率为2000W～4000W；所述ScAlN缓冲层的生长温度为500℃～650℃，溅射功率为2000W～4000W。
5.根据权利要求1所述的耐压能力高的HEMT器件的制备方法，其特征在于，所述AlGaN缓冲层的厚度为1.0μm～3.0μm，生长温度为1000℃～1200℃，Al的含量为0.1～0.8。
6.根据权利要求1所述的耐
7.根据权利要求1至6任意一项所述的耐压能力高的HEMT器件的制备方法，其特征在于，还包括：
8.一种耐压能力高的HEMT器件，包括Si衬底及设置于所述Si衬底上的复合缓冲层，其特征在于，所述复合缓冲层包括依次层叠的AlN缓冲层、Mo插入层、ScAlN缓冲层、AlGaN缓冲层及GaN高阻缓冲层，所述AlN缓冲层、所述Mo插入层及所述ScAlN缓冲层均通过PVD工艺溅射而成，所述AlGaN缓冲层及所述GaN高阻缓冲层均通过MOCVD工艺沉积而成。
9.根据权利要求8所述的耐压能力高的HEMT器件，其特征在于，所述AlN缓冲层的厚度为20nm～40nm，所述Mo插入层的厚度为20nm～100nm，所述ScAlN缓冲层的厚度为200nm～800nm。
10.根据权利要求8所述的耐压能力高的HEMT器件，其特征在于，所述ScAlN缓冲层中，Sc的含量为0.15。
...【技术特征摘要】
1.一种耐压能力高的hemt器件的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的耐压能力高的hemt器件的制备方法，其特征在于，所述aln缓冲层的厚度为20nm～40nm，所述mo插入层的厚度为20nm～100nm，所述scaln缓冲层的厚度为200nm～800nm。
3.根据权利要求1所述的耐压能力高的hemt器件的制备方法，其特征在于，所述scaln缓冲层中，sc的含量为0.15。
4.根据权利要求1所述的耐压能力高的hemt器件的制备方法，其特征在于，所述mo插入层的生长温度为200℃～300℃，溅射功率为2000w～4000w；所述aln缓冲层的生长温度为500℃～650℃，溅射功率为2000w～4000w；所述scaln缓冲层的生长温度为500℃～650℃，溅射功率为2000w～4000w。
5.根据权利要求1所述的耐压能力高的hemt器件的制备方法，其特征在于，所述algan缓冲层的厚度为1.0μm～3.0μm，生长温度为1000℃～1200℃，al的含量为0.1～0.8。
6.根据权利要求1所述的耐压能...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘春杨，胡加辉，金从龙，顾伟，
申请(专利权)人：江西兆驰半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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