N极性GaN基多层结构、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种N极性GaN基多层结构、其制备方法及应用。所述N极性GaN基多层结构包括沿第一方向依次设置的第一衬底、第一阻挡层、键合层、第二阻挡层、第一缓冲层、第一势垒层、第二势垒层、沟道层和帽层；所述第一方向为从Ga极性面指向N极性面的方向，所述第一缓冲层为施主杂质掺杂的重掺杂缓冲层，所述第一势垒层为多组分势垒层。所述N极性GaN基多层结构可以通过Ga极性GaN多层结构外延工艺及外延层转移工艺制备。相较于现有技术，本发明专利技术的N极性GaN基多层结构制备工艺难度更低，可以有效缓解器件电流崩塌效应，显著改善N极性面功率或射频器件性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种gan基功率和/或射频器件结构，具体涉及一种n极性gan基多层结构、其制备方法及应用，属于半导体。

技术介绍

1、随着半导体材料研究的不断发展和拓新，拥有3.4ev带隙宽度的宽禁带半导体材料gan相比于传统的si、gaas等材料，拥有高临界击穿电场(＞3mv/cm)、高饱和漂移速度(～2.5×107cm/s)和导热率高等特点。n极性gan hemts相比ga极性gan hemts有多个明显优势：首先，algan作为2deg的天然背势垒，在异质结中可以对电子产生限制作用，抑制器件的短沟道效应；n极性gan hemts产生的2deg量子位移可以减少栅极到沟道之间的距离，使栅控能力更强；由于gan禁带宽度小于algan，电子势垒低，欧姆电阻生长在gan沟道层可以降低欧姆接触电阻，提高hemts输出功率，降低开关损耗。基于此，对于n极性gan材料的特性研究存在重大价值和实际生产意义。

2、目前n极性gan材料与器件的制备方法可分为外延生长法和外延层转移法。其中，外延生长法是利用分子束外延(mbe)、mocvd等外延方法直接生长n极性g本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种N极性GaN基多层结构，其特征在于包括沿第一方向依次设置的第一衬底、第一阻挡层、键合层、第二阻挡层、第一缓冲层、第一势垒层、第二势垒层、沟道层和帽层；所述第一方向为从Ga极性面指向N极性面的方向，所述第一缓冲层为施主杂质掺杂的重掺杂缓冲层，所述第一势垒层为多组分势垒层。

2.根据权利要求1所述的N极性GaN基多层结构，其特征在于：所述第二势垒层与沟道层配合形成半导体异质结，所述半导体异质结包括GaN/AlGaN、GaAs/AlGaAs、GaN/InAlN和Si/SiGe异质结中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的N极性GaN基多层结构，其特征在于：所述半...

【技术特征摘要】

1.一种n极性gan基多层结构，其特征在于包括沿第一方向依次设置的第一衬底、第一阻挡层、键合层、第二阻挡层、第一缓冲层、第一势垒层、第二势垒层、沟道层和帽层；所述第一方向为从ga极性面指向n极性面的方向，所述第一缓冲层为施主杂质掺杂的重掺杂缓冲层，所述第一势垒层为多组分势垒层。

2.根据权利要求1所述的n极性gan基多层结构，其特征在于：所述第二势垒层与沟道层配合形成半导体异质结，所述半导体异质结包括gan/algan、gaas/algaas、gan/inaln和si/sige异质结中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的n极性gan基多层结构，其特征在于：所述半导体异质结为gan/algan异质结，其中帽层的材质包括alx1ga1-x1n，x1＝0.2～0.3，沟道层的材质为gan，第二势垒层的材质为alx2ga1-x2n，x2＝0.2～0.3，第一势垒层的材质包括si掺杂的alx3ga1-x3n，第一势垒层中的si掺杂浓度为1e18～5e19cm-3，x3沿从第一缓冲层指向第二势垒层的方向从0.05逐渐增大至0.2～0.3，所述第一缓冲层的材质包括si掺杂的gan，所述第一缓冲层中的si掺杂浓度为6e17～5e18cm-3。

4.根据权利要求3所述的n极性...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭泊含，于国浩，张丽，杨安，张宝顺，
申请(专利权)人：郭泊含，
类型：发明
国别省市：