具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构及其制备方法与流程

文档序号:11101935阅读:来源:国知局

技术特征:

1.具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构,其特征在于,该HEMT结构自下而上依次包括衬底、GaN成核层、GaN缓冲层、GaN:C/GaN超晶格高阻层和AlGaN势垒层;其中高阻层由多层GaN:C故意碳掺杂层和非故意掺杂GaN层交替连接组成;单层GaN:C故意碳掺杂层的厚度为5-500nm;单层非故意掺杂GaN层的厚度为5-500nm。

2.根据权利要求1所述的具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构,其特征在于,所述GaN成核层的厚度为20-40nm;所述GaN缓冲层的厚度为1.5-2.5um。

3.根据权利要求1所述的具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构,其特征在于,所述HEMT结构还包括帽层;帽层的厚度为0-5nm;帽层为GaN帽层、AlN帽层或者氮化硅帽层;帽层设置在AlGaN势垒层上。

4.根据权利要求1所述的具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构,其特征在于,所述衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底或硅材料衬底。

5.根据权利要求1所述的具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构,其特征在于,所述单层GaN:C故意碳掺杂层的厚度为20-40nm;单层非故意掺杂GaN层4.2的厚度为20-40nm。

6.根据权利要求1所述的具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构,其特征在于,所述AlGaN势垒层的厚度为5-50nm。

7.权利要求1所述具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构的制备方法,其特征在于包括如下步骤:

1)将衬底放入金属有机化学气相化学沉积设备中,衬底片温度升高到1050-1100℃,压力50-200mbar,通入氢气,对衬底进行高温清洗,去除衬底表面的污染物;

2)衬底片温度降低到500-600℃,压力提高到300-600mbar,通入氨气、氢气和三甲基镓,在步骤(1)所述的衬底片上生长GaN成核层;

3)将衬底片温度提高到1050-1100℃,压力降低到100-300mbar,通入氨气、氢气和三甲基镓,在步骤(2)所述的成核层上生长的非故意掺杂的GaN缓冲层;

4)循环重复以下步骤(4a)和(4b)10-50次,得到GaN:C/GaN超晶格高阻层

(4a)将衬底片温度保持1050-1100℃,压力降低到20-70mbar,通入氨气、氢气和三甲基镓首次在步骤(3)所述的非故意掺杂的GaN缓冲层上生长5-500nm的GaN:C故意碳掺杂层;循环重复时在非故意掺杂GaN层上生长GaN:C故意碳掺杂层;

(4b)将衬底片温度保持1050-1100℃,压力提高到300-500mbar,通入氨气、氢气和三甲基镓,在步骤(4a)所述的GaN:C故意碳掺杂层上生长5-500nm的非故意掺杂GaN缓冲层;

5)在步骤(4)的基础上,衬底片温度降低到1010-1060℃,压力40-60mbar,通入氨气、氢气、三甲基镓和三甲基铝,生长AlGaN势垒层。

8.根据权利要求7所述具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构的制备方法,其特征在于,步骤(2)通入氨气、氢气和三甲基镓的流量分别是4-6升/分钟、18-25升/分钟和20-40cc;步骤(3)通入氨气、氢气和三甲基镓的流量分别是15-25升/分钟、18-25升/分钟和100-150cc;步骤(5)通入氨气、氢气、三甲基镓和三甲基铝,流量分别是5-15升/分钟、18-25升/分钟、10-20cc和20-25cc。

9.根据权利要求7所述具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构的制备方法,其特征在于,步骤(4a)通入氨气、氢气和三甲基镓的流量分别是5-15升/分钟、18-25升/分钟和100-150cc;步骤(4b)通入氨气、氢气和三甲基镓的流量分别是20-35升/分钟、18-25升/分钟和100-150cc。

10.根据权利要求7所述具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构的制备方法,其特征在于,在步骤(5)的基础上,衬底片温度降低到1010-1060℃,压力40-60mbar,通入氨气、氢气和三甲基镓,流量分别是5-15升/分钟、18-25升/分钟、10-20cc,生长0-5nm GaN帽层。

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