[发明专利]氮化镓基功率器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种氮化镓基功率器件及其制备方法，所述功率器件包括衬底以及依次沉积在所述衬底上的缓冲层、电子提供层、发光层、空穴提供层；所述衬底包括蓝宝石基板和在所述蓝宝石基板上形成的圆锥形图衬；所述缓冲层厚度小于圆锥形图衬顶部距离蓝宝石基板上表面的距离；所述电子提供层包括依次沉积在所述缓冲层上的本征层，掺杂层；本征层包括以纵向模式沉积的第一本征层和以横向模式沉积的第二本征层，第一本征层厚度和缓冲层厚度之和等于圆锥形图衬顶部距离蓝宝石基板上表面的距离。本发明提供的氮化镓基功率器件应力小，位错密度低，结晶质量高。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种氮化镓基功率器件及其制备方法。

背景技术

氮化镓是一种直接带隙宽禁带半导体材料，禁带宽度为3.4eV。氮化镓材料化学性质稳定，在室温下不溶于水、酸、碱，质地硬、熔点高。氮化镓材料制作的蓝光、绿光LED以及激光二极管(LaserDiode,LD)早已实现了产业化生产，以其体积小、寿命长、亮度高、能耗低等优点，有望取代传统白炽灯、日光灯等成为主要照明光源。

目前制备氮化镓基功率器件主要通过金属有机化学气相沉积工艺在衬底材料上沉积氮化镓材料，衬底对氮化镓的极性及极化作用的影响很重要，高质量的氮化镓外延层所需的化学反应和条件与晶体的极性有关。在很多情况下，衬底决定氮化镓晶体的极性、应力大小与种类(张应力或压应力)，以及极化效应的程度。现阶段主要在蓝宝石衬底上异质外延氮化镓，氮化镓的结晶质量会直接影响到器件的各项电性参数，如ESD(抗静电)、反向漏电等，如何在蓝宝石衬底上获得高质量的氮化镓晶体一直是研发人员急需解决的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种氮化镓基功率器件及其制备方法。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种氮化镓基功率器件，所述功率器件包括衬底以及沉积在所述衬底上的缓冲层、沉积在所述缓冲层上的电子提供层、沉积在所述电子提供层上的发光层、沉积在所述发光层上的空穴提供层；所述衬底包括蓝宝石基板和在所述蓝宝石基板上形成的圆锥形图衬，所述圆锥形图衬均匀分布在蓝宝石基板上；所述缓冲层厚度小于圆锥形图衬顶部距离蓝宝石基板上表面的距离；所述电子提供层包括依次沉积在所述缓冲层上的本征层，掺杂层；所述本征层中不包含掺杂原子或者包含低浓度的掺杂原子，所述掺杂层包含高浓度的掺杂原子；本征层包括以纵向模式沉积的第一本征层，和以横向模式沉积的第二本征层，所述第一本征层厚度和缓冲层厚度之和等于圆锥形图衬顶部距离蓝宝石基板上表面的距离。

可选的，所述本征层还包括一过渡层，所述过渡层介于所述第一本征层和第二本征层之间，所述过渡层以介于纵向模式和横向模式之间的沉积模式沉积在所述第一本征层上。

可选的，所述纵向模式、横向模式通过反应腔体的压力来控制，纵向模式沉积时反应腔体的压力大于横向模式沉积时反应腔体的压力。

可选的，所述缓冲层与所述第一本征层厚度之比为1：(50～70)。

可选的，所述圆锥形图衬顶部距离蓝宝石基板上表面的距离为1500nm，所述缓冲层厚度为25nm，所述第一本征层厚度为1475nm。

可选的，所述第一本征层、过渡层、第二本征层厚度比为2:1:(3～5)。

一种氮化镓基功率器件制备方法，包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次沉积缓冲层、电子提供层、发光层、空穴提供层；

所述衬底为蓝宝石图形衬底，所述蓝宝石图形衬底包括蓝宝石基板和在所述蓝宝石基板上形成的圆锥形图衬；

所述缓冲层为低温氮化镓层，所述低温氮化镓层厚度小于圆锥形图衬顶部距离蓝宝石基板上表面的距离；