【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体领域，尤其涉及一种具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓hemt器件及其制造方法。
技术介绍
1、本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
2、现有的氮化镓hemt器件的外延层结构可以参照图1。现有的氮化镓hemt器件，从下至上依次包括衬底1(如silicon)、形成在衬底1上的过渡层2，形成在过渡层2上的缓冲层、形成在缓冲层上的沟道层4、形成在沟道层4上的势垒层5(例如为alingan)、形成在势垒层5上的栅介质层6。其中，缓冲层可以为高碳的gan或algan材料，即碳掺杂量较大，例如，碳浓度大于1018cm-3。沟道层4可以为低碳的gan材料，即碳掺杂量较小，碳浓度小于1018cm-3。过渡层2可以视衬底1类型，可能使用aln成核层+algan/aln超晶格结构或者aln成核层+阶梯铝含量algan多层结构，也有可能不需要生长过渡层2
3、图2展示了现有的氮化镓hemt器件，低碳沟道层4(gan)与高碳缓冲层(gan)局部的碳含量(左轴)与铝强度(右轴)随外延层深度变化的趋势图，此分布可以通过二次离子质谱(secondary ion mass spectroscopy，简称sims)测量得到。
4、其工艺步骤为外延生长，包括自下而上的顺序在(a)的衬底1(substrate)上外延生长以下层：(b)过渡层2、(c)高碳的缓冲层(gan或algan)、(d)低碳的沟道层4(gan)以及(e)势垒层5(alingan)与hemt栅介质(原位sin(in-si
5、在势垒层5(alingan)与低碳gan沟道层4之间的界面由于氮化镓材料的极化特性，会在界面几纳米到几十纳米范围内生成一层高浓度的二维电子气(2d electron gas，简称2deg)，这一层是hemt器件导通的电流通道。
6、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
1、经过专利技术人创造性的发现，现有技术有如下几个缺点：
2、(1)高碳的缓冲层(gan/algan)的作用是提高外延材料层的垂直耐压，因此需要高浓度(>1018cm-3)的碳掺杂，但高浓度的碳掺杂会在高碳层中生成高浓度的电子俘获中心(trap center)，导致hemt器件在工作过程中的性能恶化，例如动态电阻变高；
3、(2)增加低碳的沟道层4(gan)的厚度，可以在物理上增加势垒层5(alingan)下2deg与高碳的缓冲层(gan/algan)的距离，降低2deg中的电子被高碳层中俘获中心俘获的概率，一定程度上缓解高碳层的负面影响，但是增加低碳的沟道层4(gan)厚度同样有负面作用，会导致2deg的限域性变差，高浓度的电子会在低碳的沟道层4(gan)往下扩散，导致hemt器件栅极控制能力变差，漏电增加，耐压降低。
4、基于前述的现有技术缺陷，本申请中具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓hemt器件及其制造方法，其用于解决现有技术中的上述问题中的至少一种。
5、为了实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案：(同权利要求)。
6、借由以上的技术方案，本申请的有益效果在于：
7、1、第一缓冲单元(中碳层)的插入增加了沟道层顶部2deg与第二缓冲单元之间的间距，降低2deg中的电子被第二缓冲单元(高碳层)中俘获中心俘获的概率，第一缓冲单元(中碳层)的碳含量较低所以俘获电子的效应较弱，有效改善动态电阻变高的器件性能恶化；
8、2、第一缓冲单元(中碳层)由于有一定量碳掺杂的存在，对于2deg的限域性有增强，相比直接增加低碳gan沟道层的厚度，不会恶化hemt器件栅极控制能力，对漏电与耐压的副作用也更小甚至有改善；
9、3、隔绝俘获中心的效果与2deg限域性的强弱可以通过调整插入第一缓冲单元(中碳层)的厚度、碳掺杂浓度、数量、algan层中的al组分，周期性中-低碳结构的厚度比例和周期数，渐变碳结构的碳掺杂浓度变化趋势等进行调节，具有较强的应用灵活度。
10、参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施例，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施例在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施例包括许多改变、修改和等同。
11、针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。
12、应该强调，术语“包括/包括”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
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1.一种具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓HEMT器件，其特征在于，包括缓冲层和形成在所述缓冲层上沟道层；
2.根据权利要求1所述的具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓HEMT器件，其特征在于，所述第二缓冲单元的碳掺杂含量大于5×1018cm-3；所述第一缓冲单元的碳掺杂含量在1×1017cm-3与5×1018cm-3之间；所述沟道层的碳掺杂含量小于1×1017cm-3。
3.根据权利要求1或2所述的具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓HEMT器件，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓HEMT器件，其特征在于，所述第一缓冲单元的数量为多个，至少两个相邻的所述第一缓冲单元之间形成有一第三缓冲单元，所述第三缓冲单元的碳掺杂含量小于所述第一缓冲单元。
5.根据权利要求4所述的具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓HEMT器件，其特征在于，所述第三缓冲单元的碳掺杂含量和所述沟道层的碳掺杂含量相同。
6.根据权利要求4所述的具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓HEMT器件，其特征在于，所述第三缓冲单元和所
7.根据权利要求4所述的具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓HEMT器件，其特征在于，所述第三缓冲单元的碳掺杂含量小于1×1017cm-3，或，所述第三缓冲单元的材料为GaN。
8.根据权利要求1所述的具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓HEMT器件，其特征在于，所述第一缓冲单元的碳掺杂含量是相同的，或，
9.一种具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓HEMT器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓HEMT器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓hemt器件，其特征在于，包括缓冲层和形成在所述缓冲层上沟道层；
2.根据权利要求1所述的具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓hemt器件，其特征在于，所述第二缓冲单元的碳掺杂含量大于5×1018cm-3；所述第一缓冲单元的碳掺杂含量在1×1017cm-3与5×1018cm-3之间；所述沟道层的碳掺杂含量小于1×1017cm-3。
3.根据权利要求1或2所述的具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓hemt器件，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的具有碳含量阶梯分布的缓冲层的氮化镓hemt器件，其特征在于，所述第一缓冲单元的数量为多个，至少两个相邻的所述第一缓冲单元之间形成有一第三缓冲单元，所述第三缓冲单元的碳掺杂含量小于所述第一缓冲单元。
5.根据权利要求4所述的具有碳含量阶梯分布的...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜涛，
申请(专利权)人：深圳镓楠半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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