含周期掺杂氮化铝镓阶梯缓冲层的硅基薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了含周期掺杂氮化铝镓阶梯缓冲层的硅基薄膜及其制备方法。本发明专利技术采用周期掺杂的AlGaN阶梯结构作为缓冲层，实现具有低空闲陷阱密度的半绝缘态AlGaN缓冲层，降低缓冲层的泄漏电流，提高半导体材料耐压性能，解决HEMT器件实际工作中由于缓冲层陷阱俘获效应而导致的电流崩塌问题，改善器件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体，具体涉及含周期掺杂氮化铝镓阶梯缓冲层的硅基薄膜及其制备方法。

技术介绍

1、第三代半导体材料gan具有高电子迁移率、高饱和电子偏移速度、高热稳定性和较高的击穿电场强度等优点，这些优点使得gan在高功率、高频率和高温度下具有优异的电学特性和可靠性，因此被广泛应用于功率电子、光电子和无线通信等领域。

2、由于在薄膜生长过程中存在si、o、h等杂质，实际生长的(al)gan呈现n型导电，这些背景载流子浓度大约在1×1015-1×1018cm-3。为了体现(al)gan的高击穿强度优势，通常会对(al)gan进行p型掺杂，fe、c、mg等都是常用的p型掺杂剂，通过掺杂补偿形成(al)gan高阻层，提高材料耐压。

3、然而，基于硅衬底异质外延高质量gan薄膜一直是困难重重，特别是因为gan和si之间较大的晶格失配(17％)和热失配(54％)，使得外延较大厚度gan薄膜(1μm以上)时存在表面裂纹、晶格缺陷密集等问题，影响器件表现。同时，掺杂形成的gan高阻层具有高密度的受主类陷阱，虽然可以提高击穿，但在高电压下，沟道处的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.含周期掺杂氮化铝镓阶梯缓冲层的硅基薄膜，其特征在于：包括自下而上依次层叠的硅衬底(100)、AlN成核层(101)、AlN/GaN超晶格位错阻挡层(102)、周期掺杂的AlGaN阶梯缓冲层(103)、GaN沟道层(104)、AlN插入层(105)、AlGaN势垒层(106)及GaN帽层(107)。

2.根据权利要求1所述的含周期掺杂氮化铝镓阶梯缓冲层的硅基薄膜，其特征在于：所述周期掺杂的AlGaN阶梯缓冲层(103)包括多层周期掺杂AlGaN缓冲层，每一层周期掺杂AlGaN缓冲层中均采用非故意掺杂-铁掺杂-非故意掺杂的周期掺杂方式，即每一层周期掺杂AlGaN缓冲层均从下至...

【技术特征摘要】

1.含周期掺杂氮化铝镓阶梯缓冲层的硅基薄膜，其特征在于：包括自下而上依次层叠的硅衬底(100)、aln成核层(101)、aln/gan超晶格位错阻挡层(102)、周期掺杂的algan阶梯缓冲层(103)、gan沟道层(104)、aln插入层(105)、algan势垒层(106)及gan帽层(107)。

2.根据权利要求1所述的含周期掺杂氮化铝镓阶梯缓冲层的硅基薄膜，其特征在于：所述周期掺杂的algan阶梯缓冲层(103)包括多层周期掺杂algan缓冲层，每一层周期掺杂algan缓冲层中均采用非故意掺杂-铁掺杂-非故意掺杂的周期掺杂方式，即每一层周期掺杂algan缓冲层均从下至上依次包括非故意掺杂algan层、铁掺杂algan层和非故意掺杂algan层。

3.根据权利要求2所述的含周期掺杂氮化铝镓阶梯缓冲层的硅基薄膜，其特征在于：所述周期掺杂的algan阶梯缓冲层(103)中，各层周期掺杂algan缓冲层中的al组分自下而上从依次均匀递减5％，最上层的周期掺杂algan缓冲层中的al组分需要递减至5％，每层周期掺杂algan缓冲层的厚度一致。

4.根据权利要求1所述的含周期掺杂氮化铝镓阶梯缓冲层的硅基薄膜，其特征在于：所述硅衬底(100)晶向为(111)，尺寸为4-6inch，电阻率为0.001-0.005ω·cm。

5.含周期掺杂氮化铝镓阶梯缓冲层的硅基薄膜的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪，刘鸿鑫，王楷，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：