[发明专利]硅基氮化镓射频器件射频损耗的抑制方法

权利要求书

1.一种硅基氮化镓射频器件射频损耗的抑制方法，以阻值大于5000欧姆·厘米的高阻硅衬底为所述射频器件的基底，先在该高阻硅衬底上外延一层n型单晶硅，形成复合硅衬底，然后再在该复合硅衬底上进行氮化镓射频器件的外延。

2.如权利要求1所述的抑制方法，其特征在于，所述n型单晶硅中的载流子浓度分布与所述射频器件因铝原子扩散在硅衬底中带来的空穴浓度分布相当。

3.如权利要求2所述的抑制方法，其特征在于，所述n型单晶硅中掺杂元素的掺杂体浓度为1E14到1E17个每立方厘米，面密度在1E10到1E13个每平方厘米，掺杂深度在100纳米到2000纳米。

4.如权利要求1所述的抑制方法，其特征在于，所述n型单晶硅中的掺杂元素是磷。

5.如权利要求1所述的抑制方法，其特征在于，在所述复合硅衬底上依次外延氮化铝成核层、铝镓氮应力缓冲层、氮化镓层、氮化铝插入层和铝镓氮势垒层，获得所述射频器件。

6.如权利要求1所述的抑制方法，其特征在于，该抑制方法包括以下步骤：

1)根据要制备的射频器件的结构和材料测算得到正常生长时铝原子在高阻硅衬底中的扩散深度与扩散浓度，以此估算硅衬底中的空穴浓度分布；

2)在高阻硅衬底上外延生长与步骤1)获得的铝原子扩散深度与扩散浓度相同载流子分布的n型单晶硅，形成复合硅衬底；

3)在复合硅衬底上进行氮化镓射频器件结构的外延。

7.如权利要求6所述的抑制方法，其特征在于，在步骤1)中，在高阻硅衬底上直接进行氮化镓射频器件的外延生长，然后通过二次离子质谱测量该器件，得到铝原子在高阻硅衬底中的扩散深度与扩散浓度。

8.如权利要求7所述的抑制方法，其特征在于，步骤1)在进行二次离子质谱测量前，先对硅衬底进行背面减薄处理，然后采用背面测量的方式对硅衬底中的铝原子扩散情况进行测量。

9.如权利要求7所述的抑制方法，其特征在于，在步骤1)中通过霍尔测量或扫描电阻谱测试的方法辅助得到铝原子扩散后硅衬底中的载流子面密度。

10.如权利要求6所述的抑制方法，其特征在于，步骤2)在高阻硅衬底的硅(111)面上外延生长与之相同晶面取向的n型掺杂单晶硅。

11.如权利要求6所述的抑制方法，其特征在于，在步骤2)在高阻硅衬底上外延一层掺杂磷元素的n型单晶硅，其中磷原子的掺杂浓度分布与步骤1)测算得到的硅衬底中铝原子扩散浓度分布一致。

12.一种硅基氮化镓射频器件，其特征在于，其衬底为复合硅衬底，所述复合硅衬底包括阻值大于5000欧姆·厘米的高阻硅衬底及其上外延的n型单晶硅层，该n型单晶硅层中掺杂元素的浓度分布与所述射频器件因铝原子扩散在硅衬底中带来的空穴浓度分布一致。

13.如权利要求12所述的硅基氮化镓射频器件，其特征在于，所述n型单晶硅层的掺杂元素为磷，在n型单晶硅层上依次为氮化铝成核层、铝镓氮应力缓冲层、氮化镓层、氮化铝插入层和铝镓氮势垒层。

14.如权利要求12所述的硅基氮化镓射频器件，其特征在于，所述n型单晶硅层中掺杂元素的掺杂体浓度为1E14到1E17个每立方厘米，面密度在1E10到1E13个每平方厘米，掺杂深度在100纳米到2000纳米。