本實用新型涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高遷移率氮化鎵半導體器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的電力半導體市場以硅的功率器件為主，過去20年，硅功率器件每隔十年提高5-6倍的電力密度，但已經(jīng)接近理論極限，很難期待接下來的性能方面的改進。

相比硅或砷化鎵，GaN半導體具有能隙(Eg＝3.4eV)寬，高溫中穩(wěn)定等優(yōu)點。另外，相對硅電力半導體，GaN電力半導體具有低溫抵抗特性，這具有隨著電力半導體而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換損失最少化及系統(tǒng)消費電力最少化等優(yōu)點。GaN半導體器件通過小型化，高電壓，高速轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)低損失，高效率的新一代電力器件，主要在產(chǎn)業(yè)網(wǎng)，電力網(wǎng)，信息與通訊技術(shù)(ICT)等領(lǐng)域需求不斷增加。

但是GaN電力半導體在高品質(zhì)GaN供給上較難，要利用藍寶石或硅來進行成長，這會引起與基板的物性差距，導致GaN薄膜自身的品質(zhì)下降，較難體現(xiàn)高擊穿電壓等問題。

為解決這個問題，不僅要改善Si基板上AlN Seed layer/AlGaN buffer layer的作用，而且要改善二維電子氣2DEG(利用其上形成的un-GaN/AlGaN layer)形成技術(shù)的物質(zhì)改善。

利用GaN的電力器件中要體現(xiàn)高擊穿電力與高品質(zhì)GaN層時，對Si基板上形成AlN等籽晶層以后再形成的緩沖層(buffer layer)品質(zhì)改善極其重要。即,利用un-GaN/AlGaN(Si substrate上AlN seed layer/AlGaN buffer layer上形成的)的2DEG構(gòu)造的品質(zhì)要進行改善。

至今，使用形成un-GaN/AlGaN layer的構(gòu)造，有必要改善un-GaN/AlGaN界面(interface)的品質(zhì)，此時，un-GaN/AlGaN的品質(zhì)低下，功率器件的晶體管的特性也會低下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，本實用新型的目的是提供一種高遷移率氮化鎵半導體器件。

具體的技術(shù)方案如下：

一種高遷移率氮化鎵半導體器件，包括：

基板；

設(shè)置于所述基板上的氮化鋁晶種層；

設(shè)置于所述氮化鋁晶種層上的緩沖層；

設(shè)置于所述緩沖層上的非有意摻雜氮化鎵層；

設(shè)置于所述非有意摻雜氮化鎵層上的通道層，所述通道層為氮化銦鎵層、氮化鋁鎵層或復合層；

設(shè)置于所述通道層上的第二氮化鋁鎵層；

以及設(shè)置于所述第二氮化鋁鎵層上的氮化鎵帽層。

在其中一些實施例中，所述復合層為多層交替層疊的氮化銦鎵層和氮化鋁鎵層。

在其中一些實施例中，所述復合層的層數(shù)為2-20層，厚度為0.1μm-0.5μm。

在其中一些實施例中，所述緩沖層的材質(zhì)為氮化鎵、氮化鋁或氮化鎵鋁。

在其中一些實施例中，所述非有意摻雜氮化鎵層包含多層的應變控制層和多層的掩蔽層，所述應變控制層的層數(shù)≥0；所述掩蔽層的層數(shù)≥0。

在其中一些實施例中，所述氮化鎵帽層為p型氮化鎵層。

在其中一些實施例中，所述基板的材質(zhì)為硅。

上述氮化鎵半導體器件能改善氮化鎵功率器件的電子遷移率特性，可以改善使用un-GaN(非有意摻雜氮化鎵)/InGaN/AlGaN復合層的2DEG的效果。

附圖說明

圖1為一實施例高遷移氮化鎵半導體器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中通道層的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關(guān)附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學術(shù)語與屬于本實用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

參考圖1，本實施例一種高遷移率氮化鎵半導體器件，包括：

基板，本實施例的基板的材質(zhì)為硅；

設(shè)置于所述基板上的氮化鋁晶種層；

設(shè)置于所述氮化鋁晶種層上的緩沖層；可以理解的緩沖層的材質(zhì)可以選自氮化鎵、氮化鋁或氮化鎵鋁；

設(shè)置于所述緩沖層上的非有意摻雜氮化鎵層；

可以理解的，為了改善非有意摻雜氮化鎵層的厚度及結(jié)晶性，所述非有意摻雜氮化鎵層還包含多層的應變控制層和多層的掩蔽層，所述應變控制層的層數(shù)≥0；所述掩蔽層的層數(shù)≥0；

設(shè)置于所述非有意摻雜氮化鎵層上的通道層，所述通道層為氮化銦鎵層、氮化鋁鎵層或復合層；

如圖2所示，所述復合層可以為多層交替層疊的氮化銦鎵層和氮化鋁鎵層，所述復合層的層數(shù)為6，厚度為0.4μm；

設(shè)置于所述通道層上的第二氮化鋁鎵層；

以及設(shè)置于所述第二氮化鋁鎵層上的氮化鎵帽層，所述氮化鎵帽層為p型氮化鎵層。

上述高遷移率氮化鎵半導體器件的制備方法，包括如下步驟：

提供基板；

在所述基板上形成氮化鋁晶種層；

在所述晶種層上形成緩沖層；

在所述緩沖層上形成通道層；

在所述緩沖層上形成非有意摻雜氮化鎵層；

在所述非有意摻雜氮化鎵層上形成的通道層，所述通道層為氮化銦鎵層、氮化鋁鎵層或復合層；

在所述通道層上形成第二氮化鋁鎵層；

以及在所述第二氮化鋁鎵層上形成氮化鎵帽層。

上述氮化鎵半導體器件能改善氮化鎵功率器件的電子遷移率特性，可以改善使用un-GaN(非有意摻雜氮化鎵)/InGaN/AlGaN layer的2DEG的效果。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權(quán)利要求為準。