[实用新型]基于GaN的光电集成器件及其外延结构

权利要求书

1.一种基于GaN的光电集成器件，其特征在于，包括：

衬底；

成核层，所述成核层形成在所述衬底上；

GaN沟道层，所述GaN沟道层形成在所述成核层上；

AlGaN肖特基势垒层，所述AlGaN肖特基势垒层形成在所述GaN沟道层上，且所述AlGaN肖特基势垒层和所述GaN沟道层之间形成二维电子气；

隔离区，所述隔离区从所述AlGaN肖特基势垒层的上表面嵌入延伸至所述GaN沟道层内部；

其中，在所述隔离区一侧的所述AlGaN肖特基势垒层上由下而上依次形成有器件隔离层、N⁺-GaN层、i-AlGaN层、P-AlGaN层和P⁺-GaN层，所述N⁺-GaN层上形成有N型电极，所述P⁺-GaN层上形成有P型电极，在所述隔离区另一侧的所述AlGaN肖特基势垒层上形成有栅电极、源电极和漏电极，并且所述N型电极与所述N⁺-GaN层之间、所述P型电极与所述P⁺-GaN层之间以及所述源电极和漏电极与所述AlGaN肖特基势垒层之间均形成欧姆接触。

2.根据权利要求1所述的基于GaN的光电集成器件，其特征在于，所述衬底的厚度为50～1000微米，且所述衬底材料为Si、SiC、GaN、Diamond和蓝宝石中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的基于GaN的光电集成器件，其特征在于，所述成核层的厚度为10～500纳米，且所述成核层材料为AlN和/或AlGaN。

4.根据权利要求1所述的基于GaN的光电集成器件，其特征在于，所述GaN沟道层的厚度为1～3微米，且所述GaN沟道层与所述成核层构成异质结。

5.根据权利要求1所述的基于GaN的光电集成器件，其特征在于，所述AlGaN肖特基势垒层的厚度5～200纳米，所述AlGaN肖特基势垒层与所述GaN沟道层构成异质结，且所述AlGaN肖特基势垒层中AlGaN的化学式为Al_XGa_1-XN，其中，X为0.1～0.5。

6.根据权利要求1所述的基于GaN的光电集成器件，其特征在于，所述器件隔离层的厚度为20～1000纳米，且所述器件隔离层材料为氮化物介质薄膜。

7.根据权利要求1所述的基于GaN的光电集成器件，其特征在于，所述N⁺-GaN层的厚度为500～1500纳米，掺杂浓度大于或等于1×10¹⁷cm^-3；所述P⁺-GaN层的厚度小于或等于50纳米，掺杂浓度大于或等于1×10¹⁸cm^-3。

8.根据权利要求1所述的基于GaN的光电集成器件，其特征在于，所述i-AlGaN层的厚度为100～1500纳米，杂质浓度小于或等于1×10¹⁶cm^-3，且所述i-AlGaN层中AlGaN的化学式为Al_YGa_1-YN，其中，Y为0～1。

9.根据权利要求1所述的基于GaN的光电集成器件，其特征在于，所述P-AlGaN层的厚度为50～800纳米，掺杂浓度大于或等于1×10¹⁷cm^-3，且所述P-AlGaN层中AlGaN的化学式为Al_ZGa_1-ZN，其中，Z为0.1～0.5。

10.一种基于GaN的光电集成器件的外延结构，其特征在于，包括由下而上依次形成的衬底、成核层、GaN沟道层、AlGaN肖特基势垒层、器件隔离层、N⁺-GaN层、i-AlGaN层、P-AlGaN层和P⁺-GaN层，其中，所述AlGaN肖特基势垒层和所述GaN沟道层之间形成二维电子气。