[发明专利]氮化镓基半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及半导体器件及其制造方法，更具体地，涉及氮化镓基半导体器件及其制造方法。

背景技术

近来，随着信息和通信技术的快速发展，用于高速和大容量信号传输的技术正在快速地发展。在这方面，随着对于个人移动电话、卫星通信、军事雷达、广播通信和通信中继装置的需求不断增大，对于高速且大功率电子器件的要求也在不断增多，该高速且大功率电子器件被需要用于使用微波和毫米波段的高速电信系统。用于控制相对高电平电力的电源装置在包括通信领域的许多领域中用于各种目的，并且正在对其进行各种类型的研究。

氮化镓(GaN)基半导体具有优良的材料性质，诸如，大的能隙、高的热稳定性及化学稳定性、高的电子饱和速度(～3×10⁷cm/秒)等等。此外，使用GaN基半导体的电子器件具有各种优点，诸如，高击穿电场(～3×10⁶V/cm)、高的最大电流密度、在高温下稳定的工作特性等等。由于这样的材料性质，GaN基半导体不仅可以应用于光学器件，而且可以应用于高频且高功率的电子器件以及高功率器件。

然而，因为GaN基半导体器件通常形成在具有相对低的热导率的蓝宝石衬底上，所以GaN基半导体器件不具有优良的散热特性。虽然SiC衬底可以用来代替蓝宝石衬底以改善散热特性，但是SiC衬底相对昂贵(价格是蓝宝石衬底的约10倍)，由此制造GaN基半导体器件的总成本增大。此外，GaN基半导体器件会具有因GaN层中的位错而导致的一些问题，其中位错可因衬底和GaN的晶格常数之间的差异而发生。

发明内容

本发明的实例实施方式提供了氮化镓基半导体器件，该器件可具有优良的散热特性、包括很少的缺陷并且还具有改善的电流扩展特性。

本发明的实例实施方式还提供了制造GaN基半导体器件的方法。

根据本发明的一方面，氮化镓(GaN)基半导体器件包括：导电衬底；AlGaN层，布置在导电衬底上；GaN层，布置在AlGaN层上；和电极层，布置在GaN层上，该电极层形成与GaN层的肖特基接触。

衬底可包括导热率比蓝宝石衬底高的材料。

衬底可包括Al-Si、Si、Cu、Ni、W、Al、Cr及其组合的至少一种。

衬底和AlGaN层可形成欧姆接触。

AlGaN层可以是Al_xGa_1-xN层(这里，x可满足0＜x≤0.6或0.1≤x≤0.5)。

AlGaN层可以是掺杂有n型杂质的层。

GaN层可具有单层结构或多层结构。

GaN层可包括未掺杂GaN层和n掺杂GaN层中的至少之一。

GaN层可包括接触电极层的第一GaN层以及布置在第一GaN层和AlGaN层之间的第二GaN层。在该情况下，第一GaN层可以是未掺杂层或n掺杂层，第二GaN层可以掺杂有Si和Al的至少一种。

AlGaN层和GaN层可具有N面极性。

GaN基半导体器件还可包括在衬底和电极层之间的超晶格结构层。

GaN层可具有多层结构，超晶格结构层可以布置在构成GaN层的多个层之间。

GaN基半导体器件还可包括布置在GaN层中的阻挡层图案。

根据本发明另一方面，提供了形成氮化镓(GaN)基半导体器件的方法，该方法包括：在第一衬底上形成GaN层；在GaN层上形成AlGaN层；在AlGaN层上提供第二衬底；去除第一衬底以暴露GaN层；以及在GaN层的暴露部分上形成电极层，该电极层形成与GaN层的肖特基接触。

第一衬底可以是蓝宝石衬底。

GaN层可以形成为具有单层结构或多层结构。

GaN层可包括未掺杂GaN层和n掺杂GaN层中的至少一种。

形成GaN层的步骤可包括：在第一衬底上形成第一GaN层；以及在第一GaN层上形成第二GaN层。在该情况下，第一GaN层可以是未掺杂GaN层或n掺杂GaN层，第二GaN层可以掺杂有Si和Al的至少一种。

GaN层可形成为具有多层结构，超晶格结构层可以形成在构成GaN层的多个层之间。

AlGaN层可以是Al_xGa_1-xN层(这里，x可满足0＜x≤0.6或0.1≤x≤0.5)。

AlGaN层可以是n掺杂层。

第二衬底可以是导电衬底。

第二衬底可包括导热率比第一衬底高的材料。