本實用新型涉及半導體技術領域，特別是涉及一種高遷移率氮化鎵半導體器件及其制備方法。

背景技術：

現有的電力半導體市場以硅的功率器件為主，過去20年，硅功率器件每隔十年提高5-6倍的電力密度，但已經接近理論極限，很難期待接下來的性能方面的改進。

相比硅或砷化鎵，GaN半導體具有能隙(Eg＝3.4eV)寬，高溫中穩(wěn)定等優(yōu)點。另外，相對硅電力半導體，GaN電力半導體具有低溫抵抗特性，這具有隨著電力半導體而產生的轉換損失最少化及系統(tǒng)消費電力最少化等優(yōu)點。GaN半導體器件通過小型化，高電壓，高速轉換來實現低損失，高效率的新一代電力器件，主要在產業(yè)網，電力網，信息與通訊技術(ICT)等領域需求不斷增加。

但是GaN電力半導體在高品質GaN供給上較難，要利用藍寶石或硅來進行成長，這會引起與基板的物性差距，導致GaN薄膜自身的品質下降，較難體現高擊穿電壓等問題。

為解決這個問題，不僅要改善Si基板上AlN Seed layer/AlGaN buffer layer的作用，而且要改善二維電子氣2DEG(利用其上形成的un-GaN/AlGaN layer)形成技術的物質改善。

利用GaN的電力器件中要體現高擊穿電力與高品質GaN層時，對Si基板上形成AlN等籽晶層以后再形成的緩沖層(buffer layer)品質改善極其重要。即,利用un-GaN/AlGaN(Si substrate上AlN seed layer/AlGaN buffer layer上形成的)的2DEG構造的品質要進行改善。

至今，使用形成un-GaN/AlGaN layer的構造，有必要改善un-GaN/AlGaN界面(interface)的品質，此時，un-GaN/AlGaN的品質低下，功率器件的晶體管的特性也會低下。

技術實現要素：

基于此，本實用新型的目的是提供一種高遷移率氮化鎵半導體器件。

具體的技術方案如下：

一種高遷移率氮化鎵半導體器件，包括：

基板；

設置于所述基板上的氮化鋁晶種層；

設置于所述氮化鋁晶種層上的緩沖層；

設置于所述緩沖層上的非有意摻雜氮化鎵層；

設置于所述非有意摻雜氮化鎵層上的通道層，所述通道層為氮化銦鎵層、氮化鋁鎵層或復合層；

設置于所述通道層上的第二氮化鋁鎵層；

以及設置于所述第二氮化鋁鎵層上的氮化鎵帽層。

在其中一些實施例中，所述復合層為多層交替層疊的氮化銦鎵層和氮化鋁鎵層。

在其中一些實施例中，所述復合層的層數為2-20層，厚度為0.1μm-0.5μm。

在其中一些實施例中，所述緩沖層的材質為氮化鎵、氮化鋁或氮化鎵鋁。

在其中一些實施例中，所述非有意摻雜氮化鎵層包含多層的應變控制層和多層的掩蔽層，所述應變控制層的層數≥0；所述掩蔽層的層數≥0。

在其中一些實施例中，所述氮化鎵帽層為p型氮化鎵層。

在其中一些實施例中，所述基板的材質為硅。

上述氮化鎵半導體器件能改善氮化鎵功率器件的電子遷移率特性，可以改善使用un-GaN(非有意摻雜氮化鎵)/InGaN/AlGaN復合層的2DEG的效果。

附圖說明

圖1為一實施例高遷移氮化鎵半導體器件的結構示意圖；

圖2為圖1中通道層的結構示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內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和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術語“和/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

參考圖1，本實施例一種高遷移率氮化鎵半導體器件，包括：

基板，本實施例的基板的材質為硅；

設置于所述基板上的氮化鋁晶種層；

設置于所述氮化鋁晶種層上的緩沖層；可以理解的緩沖層的材質可以選自氮化鎵、氮化鋁或氮化鎵鋁；

設置于所述緩沖層上的非有意摻雜氮化鎵層；

可以理解的，為了改善非有意摻雜氮化鎵層的厚度及結晶性，所述非有意摻雜氮化鎵層還包含多層的應變控制層和多層的掩蔽層，所述應變控制層的層數≥0；所述掩蔽層的層數≥0；

設置于所述非有意摻雜氮化鎵層上的通道層，所述通道層為氮化銦鎵層、氮化鋁鎵層或復合層；

如圖2所示，所述復合層可以為多層交替層疊的氮化銦鎵層和氮化鋁鎵層，所述復合層的層數為6，厚度為0.4μm；

設置于所述通道層上的第二氮化鋁鎵層；

以及設置于所述第二氮化鋁鎵層上的氮化鎵帽層，所述氮化鎵帽層為p型氮化鎵層。

上述高遷移率氮化鎵半導體器件的制備方法，包括如下步驟：

提供基板；

在所述基板上形成氮化鋁晶種層；

在所述晶種層上形成緩沖層；

在所述緩沖層上形成通道層；

在所述緩沖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的通道層，所述通道層為氮化銦鎵層、氮化鋁鎵層或復合層；

在所述通道層上形成第二氮化鋁鎵層；

以及在所述第二氮化鋁鎵層上形成氮化鎵帽層。

上述氮化鎵半導體器件能改善氮化鎵功率器件的電子遷移率特性，可以改善使用un-GaN(非有意摻雜氮化鎵)/InGaN/AlGaN layer的2DEG的效果。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。