二级管用外延片及其制备方法
【专利说明】二级管用外延片及其制备方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种二极管用外延片及其制备方法。
【背景技术】
[0003]目前用于二极管的外延片的衬底主要有两种，即蓝宝石衬底和碳化硅衬底。但由于碳化硅的价格昂贵，故蓝宝石衬底的使用更为广泛。现有技术中普遍使用的平片状蓝宝石衬底由于其位错密度较高，制成的二极管电子器件漏电流较高、易击穿。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的是提供一种二级管用外延片及其制备方法，由其制成的二极管电子器件漏电较低、击穿电压较高、寿命较长。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
一种二级管用外延片的制备方法，其特征在于，依次包括如下步骤:
A、将图形化蓝宝石衬底放入M0CVD设备中加热升温至1020~1200°C，在Η2中高温净化5 ?20min;
B、M0CVD设备降温至800~1050°C，压力为30~200mbar，在所述图形化蓝宝石衬底的上表面生长多晶A1N成核层；
C、升温至1040~1080°C，压力为30~400mbar，在所述A1N成核层的上表面生长C掺杂的
GaN缓冲层;
D、在所述GaN缓冲层的上表面生长外延结构层。
[0006]优选地，步骤B中，采用氨气作为N原子的先驱物，TMA1 (三甲基铝)或TEA1 (三乙基招)作为A1源，氨气和A1源的摩尔比为100~1000。
[0007]优选地，步骤D依次包括如下步骤:
D1、温度为950~1050°C，在所述GaN缓冲层的上表面生长AlGaN层；
D2、温度为1000~1080°C，压力为100~700mba，在所述AlGaN层的上表面生长重掺杂nGaN层；
D3、保持温度和压力不变，在所述重掺杂nGaN层的上表面生长轻掺杂nGaN层。
[0008]本发明采用的又一技术方案为:
一种所述的制备方法制备的二级管用外延片，包括:
图形化蓝宝石衬底；
A1N成核层，通过N0CVD技术沉积于所述图形化蓝宝石衬底的上表面；
GaN缓冲层，其沉积于所述A1N成核层的上表面，所述GaN缓冲层为C掺杂的GaN缓冲层；
外延结构层，其沉积于所述GaN缓冲层的上表面。
[0009]优选地，所述图形化蓝宝石衬底的图形高度为1~2μηι，图形宽度为1.5-6 μm,图形间隙为0.1-2 μ mD
[0010]优选地，所述A1N成核层是厚度为5~25nm的多晶A1N层。
[0011]优选地，所述GaN缓冲层中C的掺杂源为TMGa、CC1 4或C 2H2。
[0012]优选地，所述GaN缓冲层中C的掺杂浓度为5E15~1E19 cm 3，且所述GaN缓冲层的厚度为2~3 μπι。
[0013]优选地，所述外延结构层包括:
AlGaN层，其沉积于所述GaN缓冲层的上表面且厚度为30~300nm;
重掺杂nGaN层，其沉积于所述AlGaN层的上表面且掺杂浓度为5E18~2E19 cm 3，所述重掺杂nGaN层的厚度为2.5-3 μπι；
轻掺杂nGaN层，其沉积于所述重掺杂nGaN层的上表面且掺杂浓度为4E15~2E16 cm 3，所述轻掺杂nGaN层的厚度为5~15 μπι。
[0014]优选地，所述AlGaN层中A1的摩尔百分含量为5~20%。
[0015]本发明采用以上技术方案，相比现有技术具有如下优点:在图形化蓝宝石衬底沉积A1N成核层，并在A1N上生长外延结构层的掺C的GaN缓冲层，相比使用其它类型的蓝宝石衬底(如蓝宝石平片)制作的肖特基二极管，晶体质量较好，位错密度由现有技术中的lE9cm3降低至6E7cm 3。本发明的二极管外延片制作的肖特基二极管器件漏电较低，散热较好，击穿电压较尚，寿命较长。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中:
图1为本发明的二级管用外延片的结构示意图。
[0017]上述附图中，1、衬底；2、A1N成核层；3、GaN缓冲层；4、AlGaN层；5、重掺杂nGaN层；
6、轻掺杂nGaN层。
【具体实施方式】
[0018]下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。
[0019]图1所示为本发明的一种二级管用外延片。结合图1所示，该二级管用外延片包括自下至上依次层叠的衬底1、A1N成核层2、GaN缓冲层3、AlGaN层4、重掺杂nGaN层5、轻掺杂nGaN层6。其中，AlGaN层4、重掺杂nGaN层5、轻掺杂nGaN层6构成外延片的外延结构层。
[0020]衬底1为图形化蓝宝石衬底(PSS)l。图形化蓝宝石衬底1的图形高度为1~2 μπι，图形宽度为1.5-6 μ??，图形间隙为0.1-2 μπι。图形化蓝宝石衬底通过纳米压印光刻技术、stepper光刻技术、干法刻蚀技术或湿法刻蚀技术制备而成。图像化蓝宝石衬底1的图像为正圆锥形，或者为类圆锥形，类圆锥形是指其侧壁为向外突的弧形。
[0021]成核层2通过M0CVD技术沉积于图形化蓝宝石衬底1的上表面。A1N成核层是厚度为5~25nm的多晶A1N层。
[0022]缓冲层为C掺杂的GaN缓冲层3，C的掺杂源为TMGa、CC1 4或C 2H2。GaN缓冲层3中C的掺杂浓度为5E15~1E19 cm 3，GaN缓冲层3的厚度为2~3 μπι。
[0023]层4、重掺杂nGaN层5、轻掺杂nGaN层6构成三级管用外延片的外延结构层。其中，AlGaN层4沉积于GaN缓冲层3的上表面且厚度为30~300nm，AlGaN层4中A1的摩尔百分含量为5~20%;重掺杂nGaN层5沉积于AlGaN层的上表面且掺杂浓度为5E18~2E19 cm 3，重掺杂nGaN层5的厚度为2.5-3 μπι;轻掺杂nGaN层6沉积于重掺杂nGaN层6的上表面且掺杂浓度为4E15~2E16 cm 3，轻掺杂nGaN层6的厚度为5~15 μ m。
[0024]一种上述二级管用外延片的制备方法，依次包括如下步骤:
A、将图形化蓝宝石衬底放入M0CVD设备中加热升温至1020~1200°C，在Η2中高温净化5 ?20min;
B、M0CVD设备降温至800~1050°C，压力为30~200mbar，在图形化蓝宝石衬底的上表面生长多晶A1N成核层，采用氨气作为N