二級管用外延片及其制備方法
【專利說明】二級管用外延片及其制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種二極管用外延片及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003]目前用于二極管的外延片的襯底主要有兩種，即藍(lán)寶石襯底和碳化硅襯底。但由于碳化硅的價(jià)格昂貴，故藍(lán)寶石襯底的使用更為廣泛。現(xiàn)有技術(shù)中普遍使用的平片狀藍(lán)寶石襯底由于其位錯(cuò)密度較高，制成的二極管電子器件漏電流較高、易擊穿。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種二級管用外延片及其制備方法，由其制成的二極管電子器件漏電較低、擊穿電壓較高、壽命較長。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種二級管用外延片的制備方法，其特征在于，依次包括如下步驟:
A、將圖形化藍(lán)寶石襯底放入M0CVD設(shè)備中加熱升溫至1020~1200°C，在Η2中高溫凈化5 ?20min;
B、M0CVD設(shè)備降溫至800~1050°C，壓力為30~200mbar，在所述圖形化藍(lán)寶石襯底的上表面生長多晶A1N成核層；
C、升溫至1040~1080°C，壓力為30~400mbar，在所述A1N成核層的上表面生長C摻雜的
GaN緩沖層;
D、在所述GaN緩沖層的上表面生長外延結(jié)構(gòu)層。
[0006]優(yōu)選地，步驟B中，采用氨氣作為N原子的先驅(qū)物，TMA1 (三甲基鋁)或TEA1 (三乙基招)作為A1源，氨氣和A1源的摩爾比為100~1000。
[0007]優(yōu)選地，步驟D依次包括如下步驟:
D1、溫度為950~1050°C，在所述GaN緩沖層的上表面生長AlGaN層；
D2、溫度為1000~1080°C，壓力為100~700mba，在所述AlGaN層的上表面生長重?fù)诫snGaN層；
D3、保持溫度和壓力不變，在所述重?fù)诫snGaN層的上表面生長輕摻雜nGaN層。
[0008]本發(fā)明采用的又一技術(shù)方案為:
一種所述的制備方法制備的二級管用外延片，包括:
圖形化藍(lán)寶石襯底；
A1N成核層，通過N0CVD技術(shù)沉積于所述圖形化藍(lán)寶石襯底的上表面；
GaN緩沖層，其沉積于所述A1N成核層的上表面，所述GaN緩沖層為C摻雜的GaN緩沖層；
外延結(jié)構(gòu)層，其沉積于所述GaN緩沖層的上表面。
[0009]優(yōu)選地，所述圖形化藍(lán)寶石襯底的圖形高度為1~2μηι，圖形寬度為1.5-6 μm,圖形間隙為0.1-2 μ mD
[0010]優(yōu)選地，所述A1N成核層是厚度為5~25nm的多晶A1N層。
[0011]優(yōu)選地，所述GaN緩沖層中C的摻雜源為TMGa、CC1 4或C 2H2。
[0012]優(yōu)選地，所述GaN緩沖層中C的摻雜濃度為5E15~1E19 cm 3，且所述GaN緩沖層的厚度為2~3 μπι。
[0013]優(yōu)選地，所述外延結(jié)構(gòu)層包括:
AlGaN層，其沉積于所述GaN緩沖層的上表面且厚度為30~300nm;
重?fù)诫snGaN層，其沉積于所述AlGaN層的上表面且摻雜濃度為5E18~2E19 cm 3，所述重?fù)诫snGaN層的厚度為2.5-3 μπι；
輕摻雜nGaN層，其沉積于所述重?fù)诫snGaN層的上表面且摻雜濃度為4E15~2E16 cm 3，所述輕摻雜nGaN層的厚度為5~15 μπι。
[0014]優(yōu)選地，所述AlGaN層中A1的摩爾百分含量為5~20%。
[0015]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):在圖形化藍(lán)寶石襯底沉積A1N成核層，并在A1N上生長外延結(jié)構(gòu)層的摻C的GaN緩沖層，相比使用其它類型的藍(lán)寶石襯底(如藍(lán)寶石平片)制作的肖特基二極管，晶體質(zhì)量較好，位錯(cuò)密度由現(xiàn)有技術(shù)中的lE9cm3降低至6E7cm 3。本發(fā)明的二極管外延片制作的肖特基二極管器件漏電較低，散熱較好，擊穿電壓較尚，壽命較長。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
圖1為本發(fā)明的二級管用外延片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]上述附圖中，1、襯底；2、A1N成核層；3、GaN緩沖層；4、AlGaN層；5、重?fù)诫snGaN層；
6、輕摻雜nGaN層。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解。
[0019]圖1所示為本發(fā)明的一種二級管用外延片。結(jié)合圖1所示，該二級管用外延片包括自下至上依次層疊的襯底1、A1N成核層2、GaN緩沖層3、AlGaN層4、重?fù)诫snGaN層5、輕摻雜nGaN層6。其中，AlGaN層4、重?fù)诫snGaN層5、輕摻雜nGaN層6構(gòu)成外延片的外延結(jié)構(gòu)層。
[0020]襯底1為圖形化藍(lán)寶石襯底(PSS)l。圖形化藍(lán)寶石襯底1的圖形高度為1~2 μπι，圖形寬度為1.5-6 μ??，圖形間隙為0.1-2 μπι。圖形化藍(lán)寶石襯底通過納米壓印光刻技術(shù)、stepper光刻技術(shù)、干法刻蝕技術(shù)或濕法刻蝕技術(shù)制備而成。圖像化藍(lán)寶石襯底1的圖像為正圓錐形，或者為類圓錐形，類圓錐形是指其側(cè)壁為向外突的弧形。
[0021]成核層2通過M0CVD技術(shù)沉積于圖形化藍(lán)寶石襯底1的上表面。A1N成核層是厚度為5~25nm的多晶A1N層。
[0022]緩沖層為C摻雜的GaN緩沖層3，C的摻雜源為TMGa、CC1 4或C 2H2。GaN緩沖層3中C的摻雜濃度為5E15~1E19 cm 3，GaN緩沖層3的厚度為2~3 μπι。
[0023]層4、重?fù)诫snGaN層5、輕摻雜nGaN層6構(gòu)成三級管用外延片的外延結(jié)構(gòu)層。其中，AlGaN層4沉積于GaN緩沖層3的上表面且厚度為30~300nm，AlGaN層4中A1的摩爾百分含量為5~20%;重?fù)诫snGaN層5沉積于AlGaN層的上表面且摻雜濃度為5E18~2E19 cm 3，重?fù)诫snGaN層5的厚度為2.5-3 μπι;輕摻雜nGaN層6沉積于重?fù)诫snGaN層6的上表面且摻雜濃度為4E15~2E16 cm 3，輕摻雜nGaN層6的厚度為5~15 μ m。
[0024]一種上述二級管用外延片的制備方法，依次包括如下步驟:
A、將圖形化藍(lán)寶石襯底放入M0CVD設(shè)備中加熱升溫至1020~1200°C，在Η2中高溫凈化5 ?20min;
B、M0CVD設(shè)備降溫至800~1050°C，壓力為30~200mbar，在圖形化藍(lán)寶石襯底的上表面生長多晶A1N成核層，采用氨氣作為N