[发明专利]具有掺杂的外延结构的III族氮化物半导体器件

权利要求书

1.一种化合物半导体器件，包括：

第一III族氮化物缓冲层，其掺杂有碳和/或铁；

第二III族氮化物缓冲层，其在所述第一III族氮化物缓冲层上方并且掺杂有碳和/或铁；

第一III族氮化物器件层，其在所述第二III族氮化物缓冲层上方；以及

第二III族氮化物器件层，其在所述第一III族氮化物器件层上方并且具有不同于所述第一III族氮化物器件层的带隙，

其中二维电荷载气沿着所述第一III族氮化物器件层与所述第二III族氮化物器件层之间的界面产生，

其中所述第一III族氮化物缓冲层的碳和/或铁的平均掺杂浓度大于所述第二III族氮化物缓冲层的碳和/或铁的平均掺杂浓度，

其中所述第二III族氮化物缓冲层的碳和/或铁的平均掺杂浓度相当于或大于所述第一III族氮化物器件层的碳和/或铁的平均掺杂浓度。

2.根据权利要求1所述的化合物半导体器件，其中：

所述第一III族氮化物缓冲层掺杂有碳而没有铁；

所述第二III族氮化物缓冲层掺杂有碳而没有铁；

所述第一III族氮化物缓冲层的平均碳掺杂浓度大于所述第二III族氮化物缓冲层的平均碳掺杂浓度；以及

所述第二III族氮化物缓冲层的平均碳掺杂浓度相当于或大于所述第一III族氮化物器件层的平均碳掺杂浓度。

3.根据权利要求1所述的化合物半导体器件，其中：

所述第一III族氮化物缓冲层包括掺杂有碳而没有铁的GaN或AlGaN；

所述第二III族氮化物缓冲层包括掺杂有碳而没有铁的GaN或AlGaN；

所述第一III族氮化物器件层包括GaN；

所述第二III族氮化物器件层包括AlGaN；

所述第一III族氮化物缓冲层的平均碳掺杂浓度大于所述第二III族氮化物缓冲层的平均碳掺杂浓度；以及

所述第二III族氮化物缓冲层的平均碳掺杂浓度相当于或大于所述第一III族氮化物器件层的平均碳掺杂浓度。

4.根据权利要求3所述的化合物半导体器件，其中所述第一III族氮化物缓冲层的平均碳掺杂浓度在5e18/cm³与9e19/cm³之间的范围内。

5.根据权利要求3所述的化合物半导体器件，其中所述第二III族氮化物缓冲层的平均碳掺杂浓度在5e15/cm³与3e17/cm³之间的范围内。

6.根据权利要求3所述的化合物半导体器件，其中所述第一III族氮化物器件层的平均碳掺杂浓度在5e15/cm³与5e16/cm³之间的范围内。

7.根据权利要求3所述的化合物半导体器件，其中所述第二III族氮化物缓冲层具有分级的碳浓度，其中最大碳浓度在所述第二III族氮化物缓冲层的面向所述第一III族氮化物缓冲层的一侧，并且最小碳浓度在所述第二III族氮化物缓冲层的面向所述第一III族氮化物器件层的一侧。

8.根据权利要求7所述的化合物半导体器件，其中所述第二III族氮化物缓冲层的最大碳浓度不超过3e17/cm³，并且所述第二III族氮化物缓冲层的最小碳浓度不低于5e15/cm³。

9.根据权利要求3所述的化合物半导体器件，其中所述第二III族氮化物缓冲层中的碳浓度具有阶梯形分布，使得所述碳浓度在从所述第一III族氮化物缓冲层朝向所述第一III族氮化物器件层的方向上具有至少一个阶梯式减小。

10.根据权利要求3所述的化合物半导体器件，其中所述第一III族氮化物缓冲层的厚度在0.5微米至3微米之间的范围内。

11.根据权利要求3所述的化合物半导体器件，其中所述第二III族氮化物缓冲层的厚度在0.5微米至3微米之间的范围内。

12.根据权利要求1所述的化合物半导体器件，其中所述第二III族氮化物缓冲层具有分级的碳和/或铁浓度，其中最大值在所述第二III族氮化物缓冲层的面向所述第一III族氮化物缓冲层的一侧，并且最小值在所述第二III族氮化物缓冲层的向所述第一III族氮化物器件层的一侧。