一种具有高阻缓冲层的GaN HEMT器件及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115360236A(43)申请公布日2022.11.18(21)申请号202210784835.5(22)申请日2022.07.05(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号(72)发明人周小伟黄晨曦李培咸冯晨宇刘瑞宇(74)专利代理机构西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)61230专利代理师王丹(51)Int.Cl.H01L29/778(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L21/335(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种具有高阻缓冲层的GaNHEMT器件及其制备方法(57)摘要本发明公开一种具有高阻缓冲层的GaNHEMT器件及其制备方法，所述器件包括自下而上依次设置的衬底、AlN成核层、应力调控层、高阻缓冲层、GaN沟道层、AlN插入层、AlGaN势垒层和GaN帽层，其中，高阻缓冲层自下而上依次包括掺Fe的GaN缓冲层、六方BN缓冲层和掺C的GaN缓冲层；GaN帽层的上表面设置有相互间隔的源电极、漏电极和栅电极，源电极和漏电极与AlGaN势垒层形成欧姆接触；栅电极与AlGaN势垒层形成肖特基接触。本发明利用高阻缓冲层不仅可以实现缓冲层的高阻特性，还可以防止Fe进入GaN沟道层，影响器件整体性能，并且还可以抑制电流崩溃现象的发生。CN115360236ACN115360236A权利要求书1/2页1.一种具有高阻缓冲层的GaNHEMT器件，其特征在于，包括自下而上依次设置的衬底(1)、AlN成核层(2)、应力调控层(3)、高阻缓冲层(4)、GaN沟道层(5)、AlN插入层(6)、AlGaN势垒层(7)和GaN帽层(8)，其中，所述高阻缓冲层(4)自下而上依次包括掺Fe的GaN缓冲层、六方BN缓冲层和掺C的GaN缓冲层；所述GaN帽层(8)的上表面设置有相互间隔的源电极(9)、漏电极(10)和栅电极(11)，所述源电极(9)和所述漏电极(10)分别与所述AlGaN势垒层(7)形成欧姆接触；所述栅电极(11)与所述AlGaN势垒层(7)形成肖特基接触。2.根据权利要求1所述的具有高阻缓冲层的GaNHEMT器件，其特征在于，所述衬底(1)为(111)面的Si、(001)面的SiC或者(001)面的蓝宝石。3.根据权利要求1所述的具有高阻缓冲层的GaNHEMT器件，其特征在于，所述应力调控层(3)为Al组分梯度渐变的AlGaN缓冲层或者AlN/GaN超晶格缓冲层，所述AlGaN缓冲层的Al组分的梯度渐变范围为0‑100％。4.根据权利要求1所述的具有高阻缓冲层的GaNHEMT器件，其特征在于，所述高阻缓冲层(4)的厚度为300‑2500nm，其中，所述掺Fe的GaN缓冲层厚度为100‑1000nm，Fe的掺杂浓度为1×1018‑1×1019cm‑3；所述六方BN缓冲层的厚度为100‑500nm；所述掺C的GaN缓冲层厚度为100‑1000nm，C的掺杂浓度为1×1017‑1×1018cm‑3。5.根据权利要求1所述的实现GaNHEMT高阻缓冲层外延结构，其特征在于，所述GaN沟道层(5)的Fe浓度小于或等于1×1016cm‑3。6.一种具有高阻缓冲层的GaNHEMT器件的制备方法，用于制备权利要求1至5中任一项所述的具有高阻缓冲层的GaNHEMT器件，所述制备方法包括：S1：在衬底上表面生长AlN成核层；S2：在所述AlN成核层上表面生长应力调控层；S3：在所述应力调控层的上表面生长高阻缓冲层，所述高阻缓冲层自下而上依次包括掺Fe的GaN缓冲层、六方BN缓冲层以及掺C的GaN缓冲层；S4：在所述高阻缓冲层的上表面生长GaN沟道层；S5：在所述GaN沟道层的上表面生长AlN插入层；S6：在所述AlN插入层的上表面生长AlGaN势垒层；S7：在所述AlGaN势垒层的上表面生长GaN帽层；S8：在所述GaN帽层的上表面制备相互间隔的源电极、漏电极和栅电极。7.根据权利要求6所述的具有高阻缓冲层的GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，所述S1包括：在衬底上表面生长AlN成核层，衬底为(111)面的Si、(001)面的SiC或者(001)面的蓝宝石，尺寸为2‑8inch；成核层生长温度为1000‑1100℃，生长压力为40‑100torr，生长厚度为200‑300nm。8.根据权利要求6所述的具有高阻缓冲层的GaNHEMT器件的制备方法，其特征在于，所述S3包括：在所述应力调控层的上表面生长厚度为100‑1000nm的掺Fe的GaN缓冲层，Fe源为Cp2Fe，Cp2Fe流速为100‑600sccm，生长温度为1000‑1100℃，生长压力为40‑100torr；2CN115360236A权