二級(jí)管用外延片及其制備方法
【專利說(shuō)明】二級(jí)管用外延片及其制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種二極管用外延片及其制備方法，特別涉及一種使用圖像化藍(lán)寶石襯底的二極管用外延片及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003]目前用于二極管的外延片的襯底主要有兩種，即藍(lán)寶石襯底和碳化硅襯底。但由于碳化硅的價(jià)格昂貴，故藍(lán)寶石襯底的使用更為廣泛?，F(xiàn)有技術(shù)中普遍使用的平片狀藍(lán)寶石襯底由于其位錯(cuò)密度較高，制成的二極管電子器件漏電流較高、易擊穿。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種二級(jí)管用外延片及其制備方法，由其制成的二極管電子器件漏電較低、擊穿電壓較高、壽命較長(zhǎng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種二級(jí)管用外延片，包括依次層疊的襯底、GaN成核層、GaN緩沖層、AlGaN層、重?fù)诫snGaN層、輕摻雜nGaN層，所述襯底為圖形化藍(lán)寶石襯底，所述GaN成核層為C摻雜的GaN成核層，所述GaN緩沖層為C摻雜的GaN緩沖層。
[0006]優(yōu)選地，所述重?fù)诫snGaN層的摻雜濃度為1E19 cm 3，所述輕摻雜nGaN層的摻雜濃度為 5E15~2E16 cm3。
[0007]優(yōu)選地，所述圖形化藍(lán)寶石襯底的圖形高度、寬度、間隙分別為1.6μπι、2.4μπι、
0.6 μm，或分別為 1.7 μηι、2.6 μπι、0.4 μm，或分別為 1.2 μπι、1.8 μπι、0.1 μπι。
[0008]優(yōu)選地，所述GaN成核層為C摻雜的GaN成核層，且GaN成核層的厚度為20~50nm;所述GaN緩沖層為C摻雜的GaN緩沖層，且所述GaN緩沖層的厚度為2~3 μ m;所述AlGaN層的厚度為80~150nm;所述重?fù)诫snGaN層的厚度為2.5-3 μπι;所述輕摻雜nGaN層的厚度為6?10 μ mD
[0009]優(yōu)選地，所述GaN成核層和所述GaN緩沖層所采用的C的摻雜源為CC1 4或C 2H2。
[0010]優(yōu)選地，所述AlGaN層中A1的摩爾百分含量為8~15%。
[0011]本發(fā)明采用的又一技術(shù)方案為:
一種如上所述的二級(jí)管用外延片的制備方法，包括如下步驟:
A將圖形化藍(lán)寶石襯底在1050~1100°C的!12氛圍下高溫凈化5~10min;
8在Η 2氛圍下將步驟A凈化后的襯底降溫至500~600°C，在襯底上生長(zhǎng)C摻雜的GaN成核層；
C溫度升高至1040~1080°C，在所述GaN成核層上生長(zhǎng)C摻雜的GaN緩沖層；
D在1000~1050°C的溫度下，在所述GaN緩沖層上生長(zhǎng)AlGaN層；
E在所述AlGaN層上生長(zhǎng)重?fù)诫snGaN層； F在所述重?fù)诫snGaN層上生長(zhǎng)輕摻雜nGaN層。
[0012]優(yōu)選地，所述GaN緩沖層為C摻雜的GaN緩沖層，所述GaN緩沖層的生長(zhǎng)壓力為30~50mbar。
[0013]優(yōu)選地，所述重?fù)诫snGaN層、輕摻雜nGaN層的生長(zhǎng)壓力均為50~70mbar或70~100mbar 或 100~133mbar 或 133~166mbar 或 166~200mbar。
[0014]優(yōu)選地，所述重?fù)诫snGaN層、輕摻雜nGaN層的生長(zhǎng)溫度均為980~1000°C或1000~1020°C 或 1020~1050°C 或 1050~1080°C。
[0015]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):在圖形化藍(lán)寶石襯底生長(zhǎng)摻C的GaN成核層和摻C的GaN緩沖層制成了更高晶體質(zhì)量的半絕緣GaN，所制成的二極管外延片晶體質(zhì)量更好，相較常規(guī)平片藍(lán)寶石襯底制作的二極管用外延片，位錯(cuò)密度由lE9cm3降低至5E7cm 3，且用此外延片制作的二極管電子器件漏電流較低，擊穿電壓較高，壽命較長(zhǎng)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
圖1為本發(fā)明的二級(jí)管用外延片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]上述附圖中，1、襯底；2、GaN成核層；3、GaN緩沖層；4、AlGaN層；5、重?fù)诫snGaN層；
6、輕摻雜nGaN層。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解。
[0019]圖1所示為本發(fā)明的一種二級(jí)管用外延片。結(jié)合圖1所示，該二級(jí)管用外延片包括依次層疊的襯底1、GaN成核層2、GaN緩沖層3、AlGaN層4、重?fù)诫snGaN層5、輕摻雜nGaN
層6o
[0020]所述襯底1為圖形化藍(lán)寶石襯底(PSS)l。圖形化藍(lán)寶石襯底1的圖形高度、寬度、間隙分別為1.6 μπι、2.4 μπκΟ.6 μπι;或，圖形化藍(lán)寶石襯底1的圖形高度、寬度、間隙分別為1.7 μηι、2.6 μπκΟ.4 μπι;或，圖形化藍(lán)寶石襯底1的圖形高度、寬度、間隙分別為1.2 μπι、1.8 μm>0.1 μmD
[0021 ] 成核層2為C摻雜的GaN成核層2，GaN緩沖層3為C摻雜的GaN緩沖層3。GaN成核層2和GaN緩沖層3都是用了 C摻雜，共同構(gòu)成三級(jí)管用外延片的絕緣層，與圖像化藍(lán)寶石襯底1構(gòu)成半絕緣GaN。GaN成核層2的厚度為20~50nm，GaN緩沖層3的厚度為2~3 μ m。GaN成核層2和所述GaN緩沖層3所采用的C的摻雜源為CC1 4或C 2H2。
[0022]層4、重?fù)诫snGaN層5、輕摻雜nGaN層6構(gòu)成三級(jí)管用外延片的外延結(jié)構(gòu)層4。其中，AlGaN層4的厚度為80~150nm，重?fù)诫snGaN層5的厚度為2.5-3 μ m，輕摻雜nGaN層6的厚度為6~10μπι。AlGaN層中Α1的摩爾百分含量為8~15%。所述重?fù)诫snGaN層的摻雜濃度為1E19 cm3，所述輕摻雜nGaN層的摻雜濃度為5E15~2E16 cm 3。
[0023]一種上述二級(jí)管用外延片的制備方法，包括如下步驟:
A、提供圖形化藍(lán)寶石襯底1，將圖形化藍(lán)寶石襯底1在1050~1100°(:的H2氛圍下高溫凈化 5~10min;
B、在H2氛圍下將步驟A凈化后的圖形化藍(lán)寶石襯底1降溫至500~600°C，在圖形化藍(lán)寶石襯底1上生長(zhǎng)C摻雜的GaN成核層2;
C、溫度升高至1040~1080°C，在所述GaN成核層2上生長(zhǎng)C摻雜的GaN緩沖層3;
D、在1000~1050°C的溫度下，在所述GaN緩沖層3上生長(zhǎng)AlGaN層4，AlGaN層4覆蓋于GaN緩沖層3之上；
E、在所述AlGaN層4上生長(zhǎng)重?fù)诫sn