基于氧化镓与氮化镓的集成式器件及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113823707A(43)申请公布日2021.12.21(21)申请号202010492327.0H01L31/18(2006.01)(22)申请日2020.06.03H01L31/12(2006.01)(71)申请人中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所地址215123江苏省苏州市工业园区独墅湖高教区若水路398号申请人广东中科半导体微纳制造技术研究院(72)发明人张晓东马永健何涛张宝顺(74)专利代理机构南京利丰知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32256代理人王锋(51)Int.Cl.H01L31/101(2006.01)H01L31/0216(2014.01)权利要求书2页说明书10页附图4页(54)发明名称基于氧化镓与氮化镓的集成式器件及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于氧化镓与氮化镓的集成式器件及其制备方法。所述集成式器件包括依次叠设在沟道层上的势垒层、第一缓冲层和日盲紫外功能层；所述势垒层表面的局部区域从第一缓冲层和日盲紫外功能层中暴露出；所述势垒层表面的局部区域上设置有第一电极、第二电极和第三电极，以配合形成功率电子器件单元；所述日盲紫外功能层上设置有第四电极和第五电极，以配合形成日盲紫外光电子器件单元。本发明提供的集成式器件，可实现氧化镓日盲紫外光电子器件与氮化镓功率电子器件芯片集成，不仅能够实现两种器件的单一功能，还能综合两者优势，适用于某些特定领域。CN113823707ACN113823707A权利要求书1/2页1.一种基于氧化镓与氮化镓的集成式器件，其特征在于包括依次叠设在沟道层上的势垒层和日盲紫外功能层；所述势垒层表面的局部区域从日盲紫外功能层中暴露出；所述势垒层表面的局部区域上设置有第一电极、第二电极和第三电极，以配合形成功率电子器件单元；所述日盲紫外功能层上设置有第四电极和第五电极，以配合形成日盲紫外光电子器件单元。2.根据权利要求1所述基于氧化镓与氮化镓的集成式器件，其特征在于：所述沟道层的材质包括GaN；和/或，所述沟道层的厚度为1nm-1μm；和/或，所述势垒层的材质包括AlGaN，优选的，所述势垒层中Al组分的浓度为10-50％；和/或，所述势垒层的厚度为1-100nm。3.根据权利要求1所述基于氧化镓与氮化镓的集成式器件，其特征在于：所述沟道层和势垒层之间还设置有空间层；优选的，所述空间层的材质包括AlN，优选的，所述空间层的厚度为1-100nm。4.根据权利要求1所述基于氧化镓与氮化镓的集成式器件，其特征在于：所述日盲紫外功能层包括第一氧化镓薄膜和第二氧化镓薄膜，所述第二氧化镓薄膜叠层设置在第一氧化镓薄膜上，所述第一氧化镓薄膜表面的局部区域从所述第二氧化镓薄膜中暴露出，所述第一氧化镓薄膜表面的局部区域上设置有所述第四电极，所述第五电极设置在所述第二氧化镓薄膜上，或者，所述日盲紫外功能层包括第一氧化镓薄膜或第二氧化镓薄膜，所述第四电极和第五电极均设置在所述第一氧化镓薄膜或第二氧化镓薄膜上。5.根据权利要求4所述基于氧化镓与氮化镓的集成式器件，其特征在于：所述第一氧化镓薄膜的材质包括N-Ga2O3，所述第二氧化镓薄膜的材质包括P-Ga2O3；优选的，所述第一氧化镓薄膜的电子浓度为1×1016-1021，所述第二氧化镓薄膜的空穴浓度为1×1016-1021；优选的，所述第一氧化镓薄膜的厚度为1nm-1mm，所述第二氧化镓薄膜的厚度为1nm-lmm；和/或，所述日盲紫外功能层与势垒层之间还设置有第一缓冲层，优选的，所述第一缓冲层的材质包括GaNO；优选的，所述第一缓冲层的厚度为0-2μm；优选的，所述第一缓冲层中N组分的浓度为0-100％。6.根据权利要求1所述基于氧化镓与氮化镓的集成式器件，其特征在于：所述沟道层设置在第二缓冲层上，所述第二缓冲层设置在衬底上；优选的，所述第二缓冲层的材质包括AlGaN或AlN/GaN超晶格；优选的，所述第二缓冲层的厚度为1μm-1mm；优选的，所述衬底的材质包括Si、SiC、GaN、蓝宝石中的任意一种；优选的，所述衬底的厚度为10μm-10mm。7.如权利要求1-6中任一项所述基于氧化镓与氮化镓的集成式器件的制备方法，其特征在于包括：在衬底上依次形成沟道层、势垒层，所述势垒层表面具有第一区域和不同于第一区域的第二区域；在所述势垒层表面的第二区域形成日盲紫外功能层，在所述势垒层表面的第一区域制作第一电极、第二电极和第三电极，以构建功率电子器件单元，以及在所述日盲紫外功能层上制作第四电极和第五电极，以构建日盲紫外光电子器件单元。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于具体包括：2CN113823707A权利要求书2/2页在所述势垒层表面的第二区域形成第一氧化镓薄膜，所述