[发明专利]HEMT器件的外延结构

说明书

本发明公开一种可减少漏电通道的HEMT器件的外延结构，包括硅衬底及依次形成的AlN缓冲层、AlxGa_1‑xN缓冲层及GaN层，在所述硅衬底和AlN缓冲层之间有厚度为10~100nm的含碳化硅多晶混合物的过渡层，所述含碳化硅多晶混合物的过渡层按照如下方法制备：将硅衬底置于MOCVD机台，在900~1100℃条件下通入硅源气体，流量为20~60sccm，生长时间为1~30s，之后在保持所述硅源输入的同时以流量为200~400sccm通入碳源，生长时间为1~10mins。

技术领域

本发明涉及一种HEMT器件（GaN基高电子迁移率晶体管）的外延结构，尤其是一种可减少漏电通道的HEMT器件的外延结构。

背景技术

作为继第一代半导体硅（Si）和第二代半导体砷化镓（GaAs）之后的第三代半导体材料代表，氮化镓（GaN）具有宽禁带、耐高温、高电子浓度、高电子迁移率、高导热性等独特的材料特性。因此，GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）在微波通讯和电力电子转换领域拥有卓越的性能。现有GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）的外延生长方法是在衬底（硅或者蓝宝石）上直接依次生长AlN缓冲层、AlxGa_1-xN缓冲层及GaN层（掺C的GaN层和本征GaN层）。由于硅衬底和AlN层之间的材料特性，AlN缓冲层生长过程中会出现大量的韧性位错，导致后续的GaN薄膜材料具有很高的位错密度（晶体质量差）并可能产生较多漏电通道，使GaN器件具有较大的漏电流密度而在远低于临界电场的条件下被击穿。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可减少漏电通道的HEMT器件的外延结构。

本发明的技术解决方案是：一种HEMT器件的外延结构，包括硅衬底及依次形成的AlN缓冲层、AlxGa_1-xN缓冲层及GaN层，在所述硅衬底和AlN缓冲层之间有厚度为10~100nm的含碳化硅多晶混合物的过渡层，所述含碳化硅多晶混合物的过渡层按照如下方法制备：将硅衬底置于MOCVD机台，在900~1100℃条件下通入硅源气体，流量为20~60sccm，生长时间为1~30s，之后在保持所述硅源输入的同时以流量为200~400sccm通入碳源，生长时间为1~10mins。

所述含碳化硅多晶混合物的过渡层的生长压力优选为100~200mbar。

所述硅源气体优选为SiH4和Si2H6中的至少一种。

所述碳源气体优选为乙烯、丙烷和甲烷中的至少一种。

所述AlN缓冲层的厚度优选为100nm~400nm。

所述AlN缓冲层的生长温度优选为1000~1100℃、生长压力为50~100 mbar。

本发明是在硅衬底与AlN缓冲层之间形成由硅和碳形成晶格常数和热膨胀系数接近于AlN和GaN的厚度为10~100nm的含碳化硅多晶混合物的过渡层，避免AlN缓冲层长成后出现大量的韧性位错，保证后续外延层的晶体质量，减少漏电通道的产生；同时该含碳化硅多晶混合物的过渡层可阻挡Al原子扩散进入硅衬底，亦可防止界面处形成漏电通道，从而改善整体材料的电学特性，有效降低漏电密度。

附图说明

图1是本发明实施例1~2和对比例1~2漏电流密度测试图。

具体实施方式

实施例1：