[发明专利]一种氮化镓半导体器件和制造方法

说明书

本发明提供了一种氮化镓半导体器件和制造方法，其中，氮化镓半导体器件包括氮化镓层、硅衬底层和重掺杂高导电区域，重掺杂高导电区域为在硅衬底层的上表层中形成的掺杂区，重掺杂高导电区域包括交替间隔设置的N型掺杂区和P型掺杂区，氮化镓层生长在重掺杂高导电区域之上。本发明中，通过在硅衬底层的上表层形成重掺杂高导电区域，再在重掺杂高导电区域之上生长氮化镓层，使得重掺杂高导电区域将氮化镓层上的漏极到源极之间的电场进行隔离，从而有效避免了氮化镓层和硅衬底层之间的电场耦合，减少了硅衬底层上因电场耦合而产生的损耗，从而提高氮化镓半导体器件包括PAE等在内的各种电气性能。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种氮化镓半导体器件和制造方法。

背景技术

氮化镓(GaN)材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料。在5G的关键技术Massive MIMO应用中，基站收发信机上使用大数量的阵列天线来实现了更大的无线数据流量和连接可靠性，这种架构需要相应的射频收发单元阵列配套，射频器件的数量将大为增加，因此器件的尺寸大小成为了关键因素，而利用氮化镓可帮助射频前端器件实现高度集成化。

但是，生长在硅衬底上的氮化镓器件由于其与硅基工艺良好的兼容性，低廉的价格，相对生长在其他衬底，如碳化硅等，的氮化镓器件拥有极大的应用前景。然而，该种形式的氮化镓器件容易与低阻的硅衬底之间产生电场损耗，使得射频氮化镓器件的如效率等电气性能受影响。即在常规的射频氮化镓器件中，氮化镓层和硅衬底层之间容易产生电场耦合，导致氮化镓器件的导电性能降低，从而降低氮化镓器件的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化镓半导体器件和制造方法，以解决现有技术中氮化镓半导体器件存在损耗较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种氮化镓半导体器件，包括：

硅衬底层；

重掺杂高导电区域，所述重掺杂高导电区域为在所述硅衬底层的上表层中形成的掺杂区，所述重掺杂高导电区域包括交替间隔设置的N型掺杂区和P型掺杂区；

氮化镓层，所述氮化镓层设置在所述重掺杂高导电区域之上。

进一步地，所述N型掺杂区和相邻所述P型掺杂区之间形成耗尽层。

进一步地，形成所述N型掺杂区的杂质包括磷，形成所述P型掺杂区的杂质包括硼。

进一步地，所述杂质浓度范围为10¹⁸ion/cm³-10²⁰ion/cm³。

进一步地，所述氮化镓层包括i-GaN层、ALGaN层、n-GaN层，所述n-GaN层的上表面设置有栅极，所述AlLGaN层两端的上表面分别设置有漏极和源极，且所述漏极和所述源极贯穿所述n-GaN层。

一种氮化镓半导体器件的制造方法，包括：

在硅衬底层的上表层中形成重掺杂高导电区域，所述重掺杂高导电区域包括多个间隔交替设置的N型掺杂区和P型掺杂区；

在所述重掺杂高导电区域上生长氮化镓层。

进一步地，所述在硅衬底层的上表层中形成重掺杂高导电区域，包括：

在所述硅衬底层的上表层形成第一牺牲层，基于所述第一牺牲层在所述硅衬底层的上表层进行第一离子注入，形成所述N型掺杂区；

去除所述第一牺牲层，在所述硅衬底层的上表层形成第二牺牲层，基于所述第二述牺牲层所述硅衬底层的上表层进行第二离子注入，形成所述P型掺杂区。