一种厚膜高阻氮化物半导体外延结构及其生长方法技术

本发明专利技术涉及半导体材料外延生长领域，公开了一种厚膜高阻氮化物半导体外延结构及其生长方法。其外延结构由下至上依次包括衬底、成核层、应力缓冲层和氮化物材料层，氮化物材料层包括间隔布设的氮化物半导体材料层和新型基本氮化物复合夹层，氮化物半导体材料层位于应力缓冲层上方；新型基本氮化物复合夹层包括位于氮化物半导体材料层上方的第一氮化物夹层和位于第一氮化物夹层上方的第二氮化物夹层，第一氮化物夹层为p型，第二氮化物夹层为一层弛豫氮化物夹层，第二氮化物夹层包括铝和镓，并且氮化物材料层的总厚度至少2.0μm以上。本发明专利技术的半导体外延结构会在降低氮化物的位错密度、提高氮化物晶体质量的同时，大幅度降低外延层材料漏电流、提高外延层材料的击穿电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，更具体地，涉及。
技术介绍
以GaN为代表的第三代宽禁带半导体材料具有宽禁带、高击穿电场强度、高饱和电子漂移速度、高热导率、异质界面二维电子气浓度高等优良的材料性能特点，相比于Si材料，GaN更加适合制作大功率高容量、高开关速度以及高频的电子器件。与传统Si器件相比，GaN器件能承载更高的功率密度，具有更高的能量转换效率，可以使整个系统的体积和重量减少，从而降低系统成本。由于缺乏同质衬底，目前在廉价的大尺寸Si衬底上生长GaN外延层制备功率器件成为了推动GaN功率器件市场化的主流方向。传统的采用异质结沟道的平面型硅基氮化鎵功率器件不能像在蓝宝石或碳化硅衬底上的GaN功率器件一样，单纯的靠增大栅漏间距或者引入场板技术来获得高的击穿电压。实验表明，Si基GaN功率器件存在一个饱和击穿电压。也就是说当增大栅漏间距时，击穿电压并非一直线性增大，而是在达到某一个栅漏间距后，击穿电压趋于饱和。这说明在器件水平方向发生击穿之前，垂直方向材料就发生了击穿。这主要是由于Si衬底材料本身的导电性和低的临界击穿电场导致了垂直方向的击穿。所以，提高Si衬底上氮化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厚膜高阻氮化物半导体外延结构，其特征在于，由下至上依次包括衬底、成核层、应力缓冲层和氮化物材料层，所述氮化物材料层包括间隔布设的氮化物半导体材料层和新型基本氮化物复合夹层，氮化物半导体材料层位于应力缓冲层上方；所述新型基本氮化物复合夹层包括第一氮化物夹层和位于所述第一氮化物夹层上方的第二氮化物夹层，所述第一氮化物夹层为p型，所述第二氮化物夹层为一层弛豫氮化物夹层；其中第一氮化物夹层位于氮化物半导体材料层上方。

【技术特征摘要】
1.一种厚膜高阻氮化物半导体外延结构，其特征在于，由下至上依次包括衬底、成核层、应力缓冲层和氮化物材料层，所述氮化物材料层包括间隔布设的氮化物半导体材料层和新型基本氮化物复合夹层，氮化物半导体材料层位于应力缓冲层上方；所述新型基本氮化物复合夹层包括第一氮化物夹层和位于所述第一氮化物夹层上方的第二氮化物夹层，所述第一氮化物夹层为P型，所述第二氮化物夹层为一层弛豫氮化物夹层；其中第一氮化物夹层位于氮化物半导体材料层上方。2.根据权利要求1所述的厚膜高阻氮化物半导体外延结构，其特征在于，所述衬底为硅衬底、绝缘衬底硅、蓝宝石衬底、碳化硅、铌酸锂、氮化鎵或氮化铝衬底中的任一种。3.根据权利要求1所述的厚膜高阻氮化物半导体外延结构，其特征在于，所述成核层为 AlGaN 层、Al InGaN 层、AlN 层或 GaN 层。4.根据权利要求1所述的厚膜高阻氮化物半导体外延结构，其特征在于，所述应力缓冲层为AIN、AlGaN, GaN的任一种或组合；应力缓冲层厚度为IOOnnTlO μ m。5.根据权利要求1所述的厚膜高阻氮化物半导体外延结构，其特征在于，所述氮化物半导体材料层为AlGaN层、AlInGaN层或GaN层；其厚度为100ηm~20 μ m。6.根据权利要求1所述的厚膜高阻氮化物半导体外延结构，其特征在于，所述第一氮化物夹层为P型掺杂GaN层、AlN层或AlGaN层，是通过掺杂Mg、Be...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘扬，倪毅强，贺致远，周德秋，张佰君，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：