本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氮化鎵半導(dǎo)體器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體與硅板或者砷化鎵(GaAs)相比較有能帶隙(Eg＝3.4eV)寬的特性及高溫下(700℃)安定性高的優(yōu)點(diǎn)。GaN電力半導(dǎo)體與硅(Si)電力半導(dǎo)體相比還有低溫阻抗的特點(diǎn)，這在電力半導(dǎo)體啟動(dòng)時(shí)擁有使開關(guān)轉(zhuǎn)換(switching)損失最小化及系統(tǒng)消費(fèi)電力最小化的優(yōu)點(diǎn)。

GaN半導(dǎo)體器件作為可以實(shí)現(xiàn)小型化，高電壓，高轉(zhuǎn)換時(shí)的低損耗，高效率的新生代電力器件，在產(chǎn)業(yè)用，電力網(wǎng)，情報(bào)通信(ICT)等領(lǐng)域需求在不斷增加。但是GaN電力半導(dǎo)體需要的高品質(zhì)GaN購買困難，所以要利用藍(lán)寶石或硅基板等異種基板來生長，其難點(diǎn)在于物理特性差異引起的GaN薄膜本身的品質(zhì)低下難以做到高擊穿電壓(Breakdown voltage)。

使用GaN的電力器件中為了實(shí)現(xiàn)高擊穿電壓需要高品質(zhì)的緩沖(buffer)層生長。

GaN薄膜生長依靠質(zhì)素自然的擁有N-type的特性，使用將鐵(Fe)或碳(C)進(jìn)行摻雜作為接受體(acceptor)來靈活運(yùn)用的方法，通過N-空穴(N-vacancy)的補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)高阻抗層。

但是鐵摻雜依靠腔體(chamber)內(nèi)的存儲(chǔ)效應(yīng)難以確保均勻的特性，碳摻雜的氮化鎵層是在低溫下以快速的生長率生長，其具有品質(zhì)低、難以變厚的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明的目的是提供一種改善高阻抗層品質(zhì)的氮化鎵半導(dǎo)體器件。

具體的技術(shù)方案如下：

一種氮化鎵半導(dǎo)體器件，包括依次層疊的基板、緩沖層、高阻抗層、非有意摻雜氮化鎵層、通道層、氮化鎵鋁層以及電極層；所述高阻抗層包括多層交替生長的非摻雜氮化鎵層和碳摻雜氮化鎵層。

在其中一些實(shí)施例中，所述非摻雜氮化鎵層和所述碳摻雜氮化鎵層的總層數(shù)≥10層，所述非摻雜氮化鎵層的厚度為1nm-500nm，所述碳摻雜氮化鎵層的厚度為1nm-500nm。

在其中一些實(shí)施例中，所述碳摻雜氮化鎵層中碳的摻雜量為1×10¹⁶/cm³-1×10²⁰/cm³。

在其中一些實(shí)施例中，所述高阻抗層的厚度為100nm-5μm。

在其中一些實(shí)施例中，所述非有意摻雜氮化鎵層包含多層的應(yīng)變控制層和多層的掩蔽層，所述應(yīng)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(shí)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(shí)施例中，所述通道層為非有意摻雜氮化鎵層。

在其中一些實(shí)施例中，所述基板的材質(zhì)為藍(lán)寶石、氮化鎵或硅。

本發(fā)明的另一目的是提供上述氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備方法。

具體的技術(shù)方案如下：

上述氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備方法，包括如下步驟：

提供基板；

在所述基板上形成緩沖層；

在所述緩沖層上形成高阻抗層，所述高阻抗層包括多層交替生長的非摻雜氮化鎵層和碳摻雜氮化鎵層；

在所述高阻抗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通道層；

在所述通道層上形成氮化鎵鋁層；

在所述氮化鎵鋁層上形成電極層。

上述氮化鎵半導(dǎo)體器件，為了改善擊穿電壓及漏電(leakage)的特性，將多層的非摻雜氮化鎵層(Un-doped GaN)和碳摻雜氮化鎵層(C-doped GaN)交叉生長，能改善高阻抗層的品質(zhì)使其能生長的更厚，可以使底部上升的位錯(cuò)彎曲。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的氮化鎵半導(dǎo)體器件的截面示意圖；

圖2為實(shí)施例氮化鎵半導(dǎo)體器件的截面示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(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(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

參考圖2，一種氮化鎵半導(dǎo)體器件(圖2)，包括依次層疊的基板、緩沖層、高阻抗層、非有意摻雜氮化鎵層、通道層、氮化鎵鋁層以及電極層；

所述基板為藍(lán)寶石、氮化鎵或硅基板；

所述緩沖層的材質(zhì)為氮化鎵、氮化鋁或氮化鎵鋁；

所述高阻抗層包括多層交替生長的非摻雜氮化鎵層和碳摻雜氮化鎵層；所述非摻雜氮化鎵層和所述碳摻雜氮化鎵層的總層數(shù)≥10層，所述非摻雜氮化鎵層的厚度為1nm-500nm，所述碳摻雜氮化鎵層的厚度為1nm-500nm；所述碳摻雜氮化鎵層中碳的摻雜量為1×10¹⁶/cm³-1×10²⁰/cm³；所述高阻抗層的厚度為100nm-500um；

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(yīng)變控制層和多層的掩蔽層，所述應(yīng)變控制層的層數(shù)≥0；所述掩蔽層的層數(shù)≥0；

所述通道層為非有意摻雜氮化鎵層。

上述氮化鎵半導(dǎo)體器件的制備方法，包括如下步驟：

提供基板；

在所述基板上形成緩沖層；

在所述緩沖層上形成高阻抗層，所述高阻抗層包括多層交替生長的非摻雜氮化鎵層和碳摻雜氮化鎵層；

在所述高阻抗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通道層；

在所述通道層上形成氮化鎵鋁層；

在所述氮化鎵鋁層上形成電極層。

現(xiàn)有技術(shù)(圖1)氮化鎵半導(dǎo)體器件在非有意摻雜氮化鎵層上層疊碳摻雜氮化鎵層，其品質(zhì)低，厚度難以制備較大。本實(shí)施例上述氮化鎵半導(dǎo)體器件，為了改善擊穿電壓及漏電(leakage)的特性，將多層的非摻雜氮化鎵層(Un-doped GaN)和碳摻雜氮化鎵層(C-doped GaN)交叉生長，能改善高阻抗層的品質(zhì)使其能生長的更厚，可以使底部上升的位錯(cuò)彎曲。

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

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。