DE102017111974A1 - Iii-nitrid-halbleiterbauelement mit dotierten epi-strukturen - Google Patents

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Abstract

Ein Verbindungshalbleiterbauelement enthält eine erste III-Nitrid-Pufferschicht, dotiert mit Kohlenstoff und/oder Eisen, eine zweite III-Nitrid-Pufferschicht über der ersten III-Nitrid-Pufferschicht und dotiert mit Kohlenstoff und/oder Eisen, eine erste III-Nitrid-Bauelementschicht über der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht und eine zweite III-Nitrid-Bauelementschicht über der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht, wobei zweite III-Nitrid-Bauelementschicht eine von der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht verschiedene Bandlücke aufweist. Ein zweidimensionales Ladungsträgergas entsteht entlang einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten III-Nitrid-Bauelementschicht. Die erste III-Nitrid-Pufferschicht weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die größer ist als die der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht. Die zweite III-Nitrid-Pufferschicht weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die mit der der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht vergleichbar oder größer als diese ist. Ein Verfahren zum Herstellen des Verbindungshalbleiterbauelements wird beschrieben.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung betrifft III-Nitrid-Halbleiter, insbesondere III-Nitrid-Halbleiterbauelemente mit schnellen dynamischen Schalt- und hohen Durchbruchsspannungseigenschaften.
  • GaN-basierte HEMT-(Transistoren mit hoher Elektronenmobilität)-Bauelemente sind als Leistungsschaltbauelemente gut geeignet. Am Kern von GaN-HEMT-Leistungsbauelementen befindet sich ein AlGaN/GaN-Heteroübergang (auch als Barriere/Kanal bezeichnet), der 2DEG (zweidimensionales Elektronengas) hoher Mobilität entlang seiner Grenzfläche einschränkt. HEMT-Bauelemente werden durch Source- und Drain-Kontakte gebildet und der Strom wird durch eine Gate-Spannung moduliert. Zum Entsprechen von Anforderungen hoher Durchbruchsspannung und niedrigem Leitungsverlust für GaN-HEMT-Leistungsbauelemente müssen GaN-Epi-Strukturen sorgfältig entworfen werden, um ausreichende vertikale Spannungsblockierungsfähigkeit und hohe laterale Elektronenmobilität bereitzustellen.
  • Zum Realisieren von GaN-Leistungsbauelementen, die hinsichtlich der Kosten mit ihren Si-Bauelement-Gegenstücken wettbewerbsfähig sind, wird GaN typischerweise auf Si-Substraten von 150 mm oder 200 mm Durchmesser (GaN auf Si) unter Verwendung von MOCVD-(metallorganische chemische Gasphasenabscheidung)-Reaktoren aufgewachsen. Aufgrund großer Unterschiede der Gitterkonstanten und des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Si und GaN werden SiN- und AlN-basierte Keimbildungsschichten typischerweise auf Siliziumsubstraten aufgewachsen, gefolgt von mehreren AlGaN-Übergangsschichten mit verschiedenen Al-Zusammensetzungen, um die Gitter-Nichtübereinstimmung und thermische Nichtübereinstimmung zu lindern. Eine einzelne mit Eisen oder Kohlenstoff dotierte GaN- oder AlGaN-Pufferschicht wird auf den Al-GaN-Übergangsschichten für Spannungsblockierung abgelagert. Eine GaN-Kanalschicht und eine AlGaN-Barrierenschicht werden dann auf der mit Eisen oder Kohlenstoff dotierten einzelnen Pufferschicht aufgewachsen, um die aktive HEMT-Bauelementregion zu bilden, in der ein 2DEG hoher Mobilität (> 1500 cm2/V·s) entlang der Grenzfläche des AlGaN/GaN-Heteroübergangs fließen kann.
  • GaN- und AlGaN-Pufferschichten werden in hohem Maße widerstandsbehaftet, wenn sie mit Eisen- oder Kohlenstoffunreinheiten stark dotiert werden, wodurch eine hohe Spannungsblockierungsfähigkeit bis zu 1200 V oder noch höher ermöglicht wird, abhängig vom Dotierungsniveau und der Dicke der Pufferschicht. Absichtlich in eine Pufferschicht während des Epi-Wachstumsprozesses inkorporiertes Dotierungsmaterial, um einen hohen Widerstand zu erreichen, wirkt jedoch als Fallen für freie Träger aus dem 2DEG und führt zu Problemen beim dynamischen Schalten in Leistungsschaltbauelementen aufgrund von Charakteristika als Akzeptoren auf tiefem Niveau. Zum Beispiel verursacht eine übermäßig hohe Kohlenstoffkonzentration in einer GaN-Epi-Schicht ein Problem beim dynamischen Schalten, das als Stromkollaps oder Rdson-Verschiebung bekannt ist. Die Kohlenstoffunreinheiten wirken als Fallen auf tiefem Niveau, die freie Träger unter hohem Spannungsstress (Aus-Zustand) einfangen und hinterher im Ein-Zustand zu reduziertem Strom oder höherem Rdson (Ein-Zustand-Widerstand) führen. Dieses Problem verursacht viele Zuverlässigkeitsbedenken bei GaN-HEMT-basierten Leistungsbauelementen und begrenzt die Vermarktung von GaN-basierter Leistungsbauelement-Schalttechnologie.
  • Dementsprechend besteht ein Bedarf nach III-Nitrid-Halbleiterbauelementen sowohl mit schnellen dynamischen Schalt- als auch mit hohen hoher Durchbruchsspannungseigenschaften.
  • Gemäß einer Ausführungsform eines Verbindungshalbleiterbauelements umfasst das Verbindungshalbleiterbauelement eine erste III-Nitrid-Pufferschicht, dotiert mit Kohlenstoff und/oder Eisen, eine zweite III-Nitrid-Pufferschicht über der ersten III-Nitrid-Pufferschicht und dotiert mit Kohlenstoff und/oder Eisen, eine erste III-Nitrid-Bauelementschicht über der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht und eine zweite III-Nitrid-Bauelementschicht über der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht, wobei die zweite III-Nitrid-Bauelementschicht eine von der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht verschiedene Bandlücke aufweist. Ein zweidimensionales Ladungsträgergas entsteht entlang einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten III-Nitrid-Bauelementschicht. Die erste III-Nitrid-Pufferschicht weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die größer ist als die der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht. Die zweite III-Nitrid-Pufferschicht weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die mit der der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht vergleichbar oder größer als diese ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Verbindungshalbleiterbauelements umfasst das Verfahren: Bilden einer ersten III-Nitrid-Pufferschicht mit einer ersten durchschnittlichen Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen; Bilden einer zweiten III-Nitrid-Pufferschicht über der ersten III-Nitrid-Pufferschicht, wobei die zweite III-Nitrid-Pufferschicht eine zweite durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen aufweist, die kleiner ist als die erste durchschnittliche Dotierungskonzentration; Bilden einer ersten III-Nitrid-Bauelementschicht über der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, wobei die erste III-Nitrid-Bauelementschicht eine dritte durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen aufweist, die mit der zweiten durchschnittlichen Dotierungskonzentration vergleichbar oder kleiner als diese ist; und Bilden einer zweiten III-Nitrid-Bauelementschicht über der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht, wobei die zweite III-Nitrid-Bauelementschicht eine von der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht verschiedene Bandlücke aufweist, wobei ein zweidimensionales Ladungsträgergas entlang einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten III-Nitrid-Bauelementschicht entsteht.
  • Fachleute im Fachgebiet werden nach dem Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und nach dem Betrachten der beigefügten Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile erkennen.
  • Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen korrespondierende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen veranschaulichten Ausführungsformen können kombiniert werden, außer wenn sie einander ausschließen. Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung detailliert beschrieben.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Verbindungshalbleiterbauelements, das dotierte Epi-Strukturen aufweist.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines MOCVD-Prozesses zum Herstellen des in 1 dargestellten Verbindungshalbleiterbauelements.
  • 3 zeigt eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Verbindungshalbleiterbauelements, das dotierte Epi-Strukturen aufweist.
  • 4 zeigt ein Aufzeichnungsdiagramm einer Ausführungsform von Kohlenstoff-Dotierungskonzentrationsniveaus für verschiedene Epi-Schichten des in 3 dargestellten Verbindungshalbleiterbauelements.
  • Hierin beschriebene Ausführungsformen stellen ein Verbindungshalbleiterbauelement mit schnellen dynamischen Schaltung und hohen Durchbruchsspannungseigenschaften bereit. Das Verbindungshalbleiterbauelement enthält aneinander angrenzende III-Nitrid-Bauelementschichten, die verschiedene Bandlücken aufweisen, und ein zweidimensionales Ladungsträgergas entsteht entlang der Grenzfläche zwischen den III-Nitrid-Bauelementschichten. Zwei oder mehr unter den Bauelementschichten abgelagerte III-Nitrid-Pufferschichten sind mit Kohlenstoff und/oder Eisen dotiert. Eine untere eine der III-Nitrid-Pufferschichten weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die größer ist als die der Schichten über ihr. Eine obere eine der III-Nitrid-Pufferschichten ist ebenfalls mit Kohlenstoff und/oder Eisen dotiert und weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die mit der der III-Nitrid-Bauelementschichten über ihr vergleichbar oder größer als diese ist.
  • Die (untere) III-Nitrid-Pufferschicht mit der höheren durchschnittlichen Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen ergibt eine hohe Durchbruchsspannung. Die (obere) III-Nitrid-Pufferschicht mit der niedrigeren durchschnittlichen Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen ergibt ein schnelle dynamische Schalten, da diese Schicht zwischen den Bauelementschichten und der unteren III-Nitrid-Pufferschicht mit der höheren durchschnittlichen Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen eingefügt ist. Eine oder mehrere zusätzliche III-Nitrid-Pufferschichten können zwischen der unteren und der oberen III-Nitrid-Pufferschicht eingefügt werden. Jede zusätzliche III-Nitrid-Pufferschicht weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die zwischen der der unteren und der oberen III-Nitrid-Pufferschicht ist.
  • In einer Ausführungsform wird ein Verbindungshalbleiterbauelement bereitgestellt, das eine erste III-Nitrid-Pufferschicht, die mit Kohlenstoff und/oder Eisen dotiert ist, eine zweite III-Nitrid-Pufferschicht über der ersten III-Nitrid-Pufferschicht und die mit Kohlenstoff und/oder Eisen dotiert ist, eine erste III-Nitrid-Bauelementschicht über der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht und eine zweite III-Nitrid-Bauelementschicht über der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht und eine von der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht verschiedene Bandlücke aufweisend umfasst. Ein zweidimensionales Ladungsträgergas entsteht entlang einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten III-Nitrid-Bauelementschicht. Die erste III-Nitrid-Pufferschicht weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die größer ist als die der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, und die zweite III-Nitrid-Pufferschicht weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die mit der der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht vergleichbar oder größer als diese ist.
  • In einer Ausführungsform ist die erste III-Nitrid-Pufferschicht mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen dotiert, ist die zweite III-Nitrid-Pufferschicht mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen dotiert, weist die erste III-Nitrid-Pufferschicht eine durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration auf, die größer ist als die der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, und weist die zweite III-Nitrid-Pufferschicht eine durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration auf, die mit der der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht vergleichbar oder größer als diese ist.
  • In einer Ausführungsform umfasst die erste III-Nitrid-Pufferschicht GaN oder AlGaN, dotiert mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen, die zweite III-Nitrid-Pufferschicht GaN oder AlGaN, dotiert mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen, die erste III-Nitrid-Bauelementschicht GaN, die zweite III-Nitrid-Bauelementschicht AlGaN, wobei die erste III-Nitrid-Pufferschicht eine durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration aufweist, die größer ist als die der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, und die zweite III-Nitrid-Pufferschicht eine durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration aufweist, die mit der der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht vergleichbar oder größer als diese ist.
  • Die durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration der ersten III-Nitrid-Pufferschicht kann in einem Bereich zwischen 5e18/cm3 und 9e19/cm3 sein. Die durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht kann in einem Bereich zwischen 5e15/cm3 und 3e17/cm3 sein. Die durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht kann in einem Bereich zwischen 5e15/cm3 und 5e16/cm3 sein.
  • In einer Ausführungsform kann die zweite III-Nitrid-Pufferschicht eine graduierte Konzentration von Kohlenstoff mit einer maximalen Kohlenstoffkonzentration an einer Seite der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, die zu der ersten III-Nitrid-Pufferschicht weist, und einer minimalen Kohlenstoffkonzentration an einer Seite der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, die zu der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht weist, aufweisen. Die maximale Kohlenstoffkonzentration der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht übersteigt nicht 3e17/cm3 und die minimale Kohlenstoffkonzentration der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht ist nicht unter 5e15/cm3.
  • In einer Ausführungsform weist die Konzentration von Kohlenstoff in der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht ein abgestuftes Profil derart auf, dass die Kohlenstoffkonzentration mindestens eine stufenweise Verminderung in einer Richtung aufweist, die von der ersten III-Nitrid-Pufferschicht hin zu der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht verläuft.
  • Die erste III-Nitrid-Pufferschicht weist eine Dicke in einem Bereich zwischen 0,5 Mikrometer und 3 Mikrometer auf. Die zweite III-Nitrid-Pufferschicht weist eine Dicke in einem Bereich zwischen 0,5 Mikrometer und 3 Mikrometer auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die zweite III-Nitrid-Pufferschicht eine graduierte Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen mit einem Maximum an einer Seite der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, die zu der ersten III-Nitrid-Pufferschicht weist, und einem Minimum an einer Seite der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, die zu der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht weist, auf.
  • In einigen Ausführungsformen weist die Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen in der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht ein abgestuftes Profil derart auf, dass die Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen mindestens eine stufenweise Verminderung in einer Richtung aufweist, die von der ersten III-Nitrid-Pufferschicht hin zu der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht verläuft.
  • Das Verbindungshalbleiterbauelement kann ferner ein Substrat und eine oder mehrere III-Nitrid-Übergangsschichten zwischen dem Substrat und der ersten III-Nitrid-Pufferschicht umfassen, wobei die durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen der ersten III-Nitrid-Pufferschicht größer ist als die der einen oder mehreren III-Nitrid-Übergangsschichten.
  • Das Substrat kann ein Si-Substrat sein, die erste III-Nitrid-Pufferschicht kann GaN oder AlGaN umfassen, dotiert mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen; und die erste III-Nitrid-Pufferschicht kann eine durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration aufweisen, die größer ist als die der einen oder mehreren III-Nitrid-Übergangsschichten.
  • In einigen Ausführungsformen ergibt die Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen in der ersten III-Nitrid-Pufferschicht eine Durchbruchsspannung größer als 700 V und ergibt die Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen in der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht eine Verschiebung des Rdson aus einem Aus-Zustand in einen Ein-Zustand von weniger als 20 %.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verbindungshalbleiterbauelement ferner mindestens eine zusätzliche III-Nitrid-Pufferschicht, eingefügt zwischen der ersten und der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht und dotiert mit Kohlenstoff und/oder Eisen, wobei die mindestens eine zusätzliche III-Nitrid-Pufferschicht eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen aufweist, die zwischen der der ersten und der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht ist.
  • In einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen eines Verbindungshalbleiterbauelements bereitgestellt. Das Verfahren umfasst Bilden einer ersten III-Nitrid-Pufferschicht mit einer ersten durchschnittlichen Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen; Bilden einer zweiten III-Nitrid-Pufferschicht über der ersten III-Nitrid-Pufferschicht, wobei die zweite III-Nitrid-Pufferschicht eine zweite durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen aufweist, die kleiner ist als die erste durchschnittliche Dotierungskonzentration; Bilden einer ersten III-Nitrid-Bauelementschicht über der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, wobei die erste III-Nitrid-Bauelementschicht eine dritte durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen aufweist, die mit der zweiten durchschnittlichen Dotierungskonzentration vergleichbar oder kleiner als diese ist; und Bilden einer zweiten III-Nitrid-Bauelementschicht über der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht, wobei die zweite III-Nitrid-Bauelementschicht eine von der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht verschiedene Bandlücke aufweist, wobei ein zweidimensionales Ladungsträgergas entlang einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten III-Nitrid-Bauelementschicht entsteht.
  • Das Verfahren kann ferner Dotieren der ersten III-Nitrid-Pufferschicht mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen, Dotieren der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen, und Dotieren der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen umfassen, wobei die erste durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff größer ist als die zweite durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und die zweite durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff mit der dritten durchschnittlichen Dotierungskonzentration von Kohlenstoff vergleichbar oder größer als diese ist.
  • Das Verfahren kann ferner Dotieren der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht umfassen, um eine graduierte Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen mit einem Maximum an einer Seite der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, die zu der ersten III-Nitrid-Pufferschicht weist, und einem Minimum an einer Seite der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, die zu der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht weist, aufzuweisen.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform eines Verbindungshalbleiterbauelements 100. Das Verbindungshalbleiterbauelement 100 enthält eine erste (untere) III-Nitrid-Pufferschicht 102, eine zweite (obere) III-Nitrid-Pufferschicht 104 über der unteren III-Nitrid-Pufferschicht 102, eine erste (Kanal-)III-Nitrid-Bauelementschicht 106 über der oberen III-Nitrid-Pufferschicht 104 und eine zweite (Barrieren-)III-Nitrid-Bauelementschicht 108 über der Kanalschicht 106. Die obere und die untere III-Nitrid-Pufferschicht 102, 104 sind zwischen einem Wachstumssubstrat 110 und den III-Nitrid-Bauelementschichten 106, 108 eingefügt. Die Bauelementbarrierenschicht 108 hat eine von der Bauelementkanalschicht 106 verschiedene Bandlücke und ein zweidimensionales Ladungsträgergas 112 entsteht entlang der Grenzfläche zwischen der Bauelementkanal- und -barrierenschicht 106, 108. Das zweidimensionale Ladungsträgergas 112 kann ein 2DEG (zweielektronendimensionales Elektronengas) oder ein 2DHG (zweidimensionales Löchergas) in Abhängigkeit vom Typ des Verbindungshalbleiterbauelements sein und bildet die Kanalregion des Bauelements 100. Im Fall eines HEMT-Bauelements wird der Kanalstrom in dem zweidimensionalen Ladungsträgergas 112 zwischen Source- und Drain-Kontakten durch eine Gate-Spannung moduliert. Die Source- und Drain-Kontakte können an derselben Seite oder an gegenüberliegenden Seiten des Heterostrukturstapels 114 gebildet werden und werden zur Vereinfachung der Darstellung in 1 nicht dargestellt.
  • Die untere und die obere III-Nitrid-Pufferschicht 102, 104 sind mit Kohlenstoff und/oder Eisen dotiert. Die untere III-Nitrid-Pufferschicht 102 weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die größer ist als die der oberen III-Nitrid-Pufferschicht 104. Die obere III-Nitrid-Pufferschicht 104 weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die mit der der III-Nitrid-Bauelementkanalschicht 106 vergleichbar oder größer als diese ist. Dementsprechend ergibt die untere III-Nitrid-Pufferschicht 102 eine hohe Durchbruchsspannung und ergibt die obere III-Nitrid-Pufferschicht 104 ein schnelles dynamisches Schalten, da die niedriger dotierte Pufferschicht 104 zwischen der höher dotierten Pufferschicht 102 und den darüber liegenden III-Nitrid-Bauelementschichten 106, 108 eingefügt ist. In einer Ausführungsform ergibt die Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen in der unteren III-Nitrid-Pufferschicht 102 eine Durchbruchsspannung größer als 700 V und ergibt die Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen in der unteren III-Nitrid-Pufferschicht 104 eine Verschiebung des Rdson aus einem Aus-Zustand in einen Ein-Zustand von weniger als 20 %. Das konstituierende Dotierungselement in der unteren und der oberen III-Nitrid-Pufferschicht 102, 104 kann nur Kohlenstoff, nur Eisen oder eine Kombination von Kohlenstoff und Eisen sein.
  • Wie in 1 dargestellt, können eine oder mehrere zusätzliche III-Nitrid-Pufferschichten 116 zwischen der unteren III-Nitrid-Pufferschicht 102 und der oberen III-Nitrid-Pufferschicht 104 eingefügt werden. Jede zusätzliche III-Nitrid-Pufferschicht 116 weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die zwischen der der unteren und der oberen III-Nitrid-Pufferschicht 102, 104 ist.
  • Durch Bereitstellen von mindestens zwei III-Nitrid-Pufferschichten 102, 104 mit verschiedenen durchschnittlichen Dotierungskonzentrationen von Kohlenstoff und/oder Eisen zwischen dem Wachstumssubstrat 110 und den III-Nitrid-Bauelementschichten 106, 108 wird sowohl eine hohe Sperrspannung als auch ein schnelles dynamisches Schalten für HEMT-Leistungsbauelemente bereitgestellt.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform eines MOCVD-(metallorganische chemische Gasphasenabscheidung)-Epitaxieprozesses zum Bilden der verschiedenen III-Nitrid-Schichten des in 1 dargestellten Verbindungshalbleiterbauelements 100. MOCVD ist eine Technik zum Ablagern dünner Schichten von Atomen auf einen Halbleiterwafer. Das Aufwachsen von Kristallen erfolgt durch chemische Reaktion und nicht physikalische Ablagerung und die Dicke jeder Schicht kann präzise gesteuert werden, wie auch die Konstituentendotierungskonzentration. Bei der MOCVD werden Gase in einen Reaktor injiziert und fein dosiert, um eine sehr dünne Schicht von Atomen auf einen Halbleiterwafer 200 abzulagern. Der injizierte Gasstrom ist in 2 als „Gasstrom“ 202 bezeichnet. Oberflächenreaktionen von organischen Verbindungen oder metallorganischen Verbindungen und Hydriden, die die erforderlichen chemischen Elemente enthalten, erzeugen Bedingungen für kristallines Wachstum, d. h. Epitaxie von Materialien und Verbindungshalbleitern 204 einschließlich von Gruppe-III-Nitrid-Elementen. Gasförmige Nebenprodukte treten aus dem MOCVD-Reaktor aus. Die ausgetretenen Nebenprodukte sind in 2 als „Austritt von Nebenprodukten“ 206 bezeichnet.
  • Die in den MOCVD-Reaktor injizierten Gase 202 enthalten die gewünschten konstituierenden Elemente, d. h. Kohlenstoff, Eisen oder sowohl Kohlenstoff als auch Eisen, die zum Dotieren der III-Nitrid-Pufferschichten 102, 104, 116 verwendet werden. Die organischen Verbindungen oder metallorganischen Verbindungen, die an der Oberfläche reagieren, enthalten bereits Kohlenstoff für standardmäßiges GaN-Epi-Wachstum, das typischerweise Ammoniakgas als Bestandteil der Gasquelle 202 nutzt. Zum Erreichen von Eisendotierung in einer oder mehreren der III-Nitrid-Pufferschichten 102, 104, 116 kann ein Fe enthaltendes Gas dem MOCVD-Reaktor hinzugefügt werden. Im Allgemeinen weisen bei kristallinem Wachstum von Gruppe-III-Nitrid-Elementen durch MOCVD alle III-Nitrid-Epi-Schichten eine Hintergrund-Dotierungskonzentration von Kohlenstoff auf. Niedrige Kohlenstoffniveaus in den III-Nitrid-Kanal- und -barrierenschichten 106, 108 resultieren vorteilhaft in einer minimalen Verschiebung des Rdson (Ein-Zustand-Widerstand). Der MOCVD-Prozess kann gesteuert werden, um annehmbar niedrige Kohlenstoffniveaus in der III-Nitrid-Kanal- und -Barrierenschicht 106, 108 zu gewährleisten, z. B. zwischen 5e15/cm3 und 5e16/cm3 für eine GaN-Kanalschicht und eine AlGaN-Barrierenschicht. In einer Ausführungsform beträgt das Kohlenstoffniveau in der III-Nitrid-Kanal- und -Barrierenschicht 106, 108 für eine GaN-Kanalschicht und eine AlGaN-Barrierenschicht <= 2e16/cm3.
  • Die obere III-Nitrid-Pufferschicht 104, dotiert mit Kohlenstoff und/oder Eisen, weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die mit der der III-Nitrid-Bauelementkanalschicht 106 vergleichbar oder größer als diese ist. Die untere III-Nitrid-Pufferschicht 102, dotiert mit Kohlenstoff und/oder Eisen, weist eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf, die größer ist als die der oberen III-Nitrid-Pufferschicht 104. Etwaige zwischenliegende III-Nitrid-Pufferschichten 116, dotiert mit Kohlenstoff und/oder Eisen, weisen eine durchschnittliche Dotierungskonzentration zwischen der der oberen und der unteren dotierten Pufferschicht 102, 104 auf. Die Dotierungskonzentration kann durch Modifizieren des MOCVD-Prozesses während des Epitaxiewachstums der III-Nitrid-Pufferschichten 102, 104, 116 variiert werden.
  • Zum Beispiel kann im Fall von Kohlenstoff als das einzige konstituierende Dotierungselement für die III-Nitrid-Pufferschichten 102, 104, 116 die Temperatur des Wachstumssubstrats 110 verringert werden, was in einer höheren Kohlenstoff-Dotierungskonzentration in den resultierenden Epi-Schichten resultiert. In einer anderen Ausführungsform kann die Ammoniakgas-Flussrate modifiziert werden, um die kristalline Zusammensetzung der Epi-Schicht, die aufgewachsen wird, zu verändern, was wiederum den Kohlenstoff in dieser Schicht moduliert. In noch einer anderen Ausführungsform kann eine externe Dotierungsmaterialquelle in den MOCVD-Reaktor eingebracht werden, um die Dotierungskonzentration des konstituierenden Elements in der Epi-Schicht zu erhöhen. Zum Beispiel kann Propangas als eine zusätzliche Kohlenstoffquelle in den MOCVD-Reaktor eingebracht werden, um die durchschnittliche Konzentration von Kohlenstoff in der Epi-Schicht, die aufgewachsen wird, zu erhöhen.
  • Im Fall von Kohlenstoff und Eisen oder nur Eisen als das konstituierende Dotierungselement für die III-Nitrid-Pufferschichten 102, 104, 116 kann eine externe, Fe enthaltende Dotierungsquelle in den MOCVD-Reaktor als Bestandteil des eingehenden Gasstroms 202 eingebracht werden. Die Flussrate der Fe enthaltenden Quelle kann angepasst werden, um die gewünschte Eisen-Dotierungskonzentration zu erhalten, und die inhärent als Bestandteil des MOCVD-Prozesses bereitgestellten metallorganischen Verbindungen können angepasst werden, um die gewünschte Kohlenstoff-Dotierungskonzentration von mehr als Hintergrund-C-Dotierungskonzentrationen nach Wunsch zu erhalten.
  • Die vorstehend beschriebenen Modifikationen des MOCVD-Prozesses können für sich oder in beliebiger Kombination vorgenommen werden, um die Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen in den III-Nitrid-Pufferschichten 102, 104, 116 anzupassen.
  • In einer Ausführungsform weist die obere III-Nitrid-Pufferschicht 104 eine graduierte Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen auf. Die graduierte Konzentration weist ein Maximum an der Seite der oberen III-Nitrid-Pufferschicht 104, die zu der unteren III-Nitrid-Pufferschicht 102 weist, und ein Minimum an der Seite der oberen III-Nitrid-Pufferschicht 104, die zu der III-Nitrid-Bauelementkanalschicht 106 weist, auf. Gemäß dieser Ausführungsform verringert sich die Dotierungskonzentration des oder der konstituierenden Elemente graduell von dem höchsten Niveau nahe der unteren III-Nitrid-Pufferschicht 102 zu dem niedrigsten Niveau nahe den III-Nitrid-Bauelementschichten 106, 108. Eine derartige Konfiguration der Dotierungskonzentration stellt einen graduellen Übergang der Konzentration des oder der konstituierenden Elemente zwischen der höher dotierten unteren III-Nitrid-Pufferschicht 102 und den leichter dotierten III-Nitrid-Bauelementschichten 106, 108 bereit und kann durch graduelles Anpassen eines oder mehrerer der vorstehend beschriebenen MOCVD-Prozessparameter realisiert werden. Zum Beispiel können die Temperatur des Wachstumssubstrats, die Flussrate des Ammoniakgases, die Flussrate der externen Dotierungsmaterialquelle usw. während des Epitaxiewachstumsprozesses graduell angepasst werden.
  • In einer anderen Ausführungsform weist die Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen in der oberen III-Nitrid-Pufferschicht 104 ein abgestuftes Profil derart auf, dass die Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen mindestens eine stufenweise Verminderung in einer Richtung aufweist, die von der unteren III-Nitrid-Pufferschicht 102 hin zu den III-Nitrid-Bauelementschichten 106, 108 verläuft. Gemäß dieser Ausführungsform verringert sich die Dotierungskonzentration des oder der konstituierenden Elemente stufenweise von dem höchsten Niveau nahe der unteren III-Nitrid-Pufferschicht 102 zu dem niedrigsten Niveau nahe den III-Nitrid-Bauelementschichten 106, 108. Eine derartige Konfiguration der Dotierungskonzentration stellt einen oder mehrere abrupte Übergänge der Konzentration des oder der konstituierenden Elemente zwischen der höher dotierten unteren III-Nitrid-Pufferschicht 102 und den leichter dotierten III-Nitrid-Bauelementschichten 106, 108 bereit und kann durch Verändern der Bedingungen des MOCVD-Epi-Prozesses realisiert werden. Zum Beispiel kann die Temperatur des Wachstumssubstrats von einem Wert zu einem anderen geändert werden, während der MOCVD-Epi-Prozess effektiv gestoppt oder angehalten ist, und dann kann der MOCVD-Prozess erneut gestartet werden, sobald das Wachstumssubstrat 200 die neue Temperatur erreicht. Das Gleiche gilt für die Flussrate des Ammoniakgases, die Flussrate der externen Dotierungsmaterialquelle usw. Ein derartiger MOCVD-Epi-Prozess resultiert darin, dass die obere III-Nitrid-Pufferschicht 104 zwei oder mehrere Teilschichten enthält, wobei jede Teilschicht eine verschiedene durchschnittliche Konzentration des oder der konstituierenden Elemente mit stufenweisen Übergängen der Dotierungskonzentration zwischen Teilschichten aufweist.
  • 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Verbindungshalbleiterbauelements 300 mit schnellen dynamischen Schalt- und hohen Durchbruchsspannungseigenschaften. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die untere III-Nitrid-Pufferschicht 302 GaN oder AlGaN mit einem Al-Gehalt von 1 bis 20 % und dotiert mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen. Die obere III-Nitrid-Pufferschicht 304 umfasst gleichermaßen GaN oder AlGaN mit einem Al-Gehalt von 1 bis 20 % und dotiert mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen.
  • Die Dicke der unteren GaN/AlGaN-Pufferschicht 302 bestimmt direkt die vertikale Durchbruchsspannung des Epi-Stapels 314. In einer Ausführungsform weist die untere GaN/AlGaN-Pufferschicht 302 eine Dicke in einem Bereich zwischen 0,5 Mikrometer und 3 Mikrometer auf, z. B. zwischen 1,5 und 2 Mikrometer. Die obere GaN/AlGaN-Pufferschicht 304 kann gleichermaßen eine Dicke in einem Bereich zwischen 0,5 Mikrometer und 3 Mikrometer aufweisen, z. B. zwischen 1 und 2 Mikrometer. Wenn eine oder mehrere III-Nitrid-Pufferschichten 316 zwischen der oberen und der unteren GaN/AlGaN-Pufferschicht 302, 304 eingefügt sind, umfasst jede dieser zusätzlichen Pufferschichten 316 gleichermaßen GaN oder AlGaN, dotiert mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen, und kann die gleiche oder eine ähnliche Dicke wie die untere und die obere GaN/AlGaN-Pufferschicht 302, 304 aufweisen. Die durchschnittliche Kohlenstoffkonzentration jeder zwischenliegenden GaN/AlGaN-Pufferschicht 316 liegt zwischen denen der unteren und der oberen GaN/AlGaN-Pufferschicht 302, 304. Jede GaN/AlGaN-Pufferschicht 302, 304, 316 kann eine graduierte Al-Konzentration zum Umgehen mit Filmstress während des Epi-Wachstums- und -Abkühlungsprozesses aufweisen, wodurch Reißen des GaN-Epi-Films verhindert wird.
  • Gemäß dieser Ausführungsform umfasst die III-Nitrid-Bauelementkanalschicht 306 GaN und umfasst die III-Nitrid-Barrierenschicht 308 Al-GaN. Die Dicke und der Al-Gehalt der AlGaN-Barrierenschicht 308 sind derart, dass ein zweidimensionales Ladungsträgergas 312 entlang der Grenzfläche zwischen der GaN-Kanal- und der AlGaN-Barrierenschicht 306, 308 entsteht.
  • Hinsichtlich der GaN-Technologie ergibt das Vorhandensein von Polarisationsladungen und Spannungswirkungen in einem GaN-basierten Heterostrukturkörper 314 aufgrund von spontaner und piezoelektrischer Polarisation spezifisch ein zweidimensionales Ladungsträgergas 312 in dem Heterostrukturkörper 314, gekennzeichnet durch eine sehr hohe Trägerdichte und Trägermobilität. Dieses zweidimensionale Ladungsträgergas 314 wie ein 2DEG (zweidimensionales Elektronengas) oder ein 2DHG (zweidimensionales Löchergas) bildet den leitenden Kanal des Bauelements nahe der Grenzfläche zwischen der III-Nitrid-Barrierenschicht 308, z. B. eine Barriere aus GaN-Legierung wie AlGaN, InAlGaN, InAlN usw., und der III-Nitrid-Kanalschicht 306, z. B. eine GaN-Kanalschicht. Eine dünne, z. B. 1–2 nm, AlN-Schicht (nicht dargestellt) kann zwischen der GaN-Kanalschicht 306 und der GaN-Legierung-Barrierenschicht 308 bereitgestellt werden, um Streuung zu minimieren und 2DEG-Mobilität zu verbessern.
  • In einem weiteren Sinn können die hierin beschriebenen Verbindungshalbleiterbauelemente aus jedem binären, ternären oder quaternären III-Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial gebildet werden, wobei piezoelektrische Effekte oder ein Heteroübergang für das Bauelementkonzept verantwortlich sind. Die III-Nitrid-Halbleiterkörper 114/314 können auf einem Halbleitersubstrat 110/310 wie ein Si-, SiC- oder Saphirsubstrat hergestellt werden. Im Fall eines Si-Wachstumssubstrats 310, wie in 3 dargestellt, kann eine Keimbildungs- oder Saatschicht 318 wie SiN oder AlN gebildet werden (z. B. im Fall eines Si-Wachstumssubstrats), um thermische und Gitter-Übereinstimmung mit dem III-Nitrid-Halbleiterkörper 314 bereitzustellen. Der III-Nitrid-Halbleiterkörper 314 kann auch AlGaN-/AlInN-/AlN-/GaN-Übergangs-/Barrieren-/Zwischenraum-/Pufferstrukturen enthalten, einschließlich einer oder mehrerer Übergangsschichten 320 wie eine oder mehrere zwischen der untersten GaN/AlGaN-Pufferschicht 302 und der Keimbildungsschicht 318 und dem Wachstumssubstrat 310 eingefügten AlGaN-Epi-Schichten. Wenn das Wachstumssubstrat 110/310 kein Si-Substrat ist, sondern ein SiC- oder Saphirsubstrat, sind derartige Übergangsschichten zwischen der untersten III-Nitrid-Pufferschicht 102/302 und der Keimbildungsschicht 318 oder dem Wachstumssubstrat 310 unter Umständen nicht erforderlich, wie durch die gestrichelte Linie in 1 angegeben. Trotzdem kann mindestens eine III-Nitrid-Übergangsschicht 320 dennoch unter der untersten III-Nitrid-Pufferschicht 102/302 vorhanden sein, wie in 3 dargestellt. In diesem Fall weist die unterste III-Nitrid-Pufferschicht 102/302 eine höhere durchschnittliche Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen als jede III-Nitrid-Übergangsschicht 320 unter ihr auf.
  • Auf die in 3 dargestellte beispielhafte Ausführungsform zurückkommend, ist die untere GaN/AlGaN-Pufferschicht 302 nur mit Kohlenstoff und nicht mit Eisen dotiert und weist eine durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration größer als die der oberen GaN/AlGaN-Pufferschicht 304 auf. Die obere GaN/AlGaN-Pufferschicht 304 ist ebenfalls nur mit Kohlenstoff und nicht mit Eisen dotiert und weist eine durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration auf, die mit der der GaN-Kanalschicht 306 vergleichbar oder größer als diese ist.
  • 4 zeigt ein Kurvendiagramm, das eine Ausführungsform der Al-, Ga- und C-Dotierungskonzentrationen (in Atomen/cm3) und Ionenintensitäten (in Zählungen/Sekunde) der verschiedenen III-Nitrid-Schichten des in 3 dargestellten Verbindungshalbleiterbauelements 300 darstellt. Die Spitze der Kohlenstoffkonzentration nahe der oberen Oberfläche des Verbindungshalbleiterbauelements 100 repräsentiert eine Anomalie der SIMS-(sekundäre Ionenmassenspektrometrie)-Messtechnik, die zum Erfassen der in 4 aufgetragenen Daten verwendet wurde, und sollte idealerweise 1e16/cm3 nicht übersteigen, um Rdson-Verschiebung zu minimieren. Gemäß der in 4 dargestellten Ausführungsform liegt die durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration der unteren GaN/AlGaN-Pufferschicht 302 in einem Bereich zwischen 5e18/cm3 und 9e19/cm3, um eine hohe Durchbruchsspannung zu ergeben. Die durchschnittliche Dotierungskonzentration der oberen GaN/AlGaN-Pufferschicht 304 liegt in einem Bereich zwischen 5e15/cm3 und 3e17/cm3, um ein schnelles dynamisches Schalten zu ergeben. Die durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration der GaN-Kanal- und AlGaN-Barrierenschicht 306, 308 liegt in einem Bereich zwischen 5e15/cm3 und 5e16/cm3, um Rdson-Verschiebung zu minimieren.
  • 4 zeigt die Konzentration von Kohlenstoff in der oberen GaN/AlGaN-Pufferschicht 304 (gekennzeichnet mit „Puffer mit niedrigem Kohlenstoff“ in 4) mit einem abgestuften Profil, so dass die Kohlenstoffkonzentration mindestens eine stufenweise Verringerung in einer Richtung aufweist, die von der unteren GaN/AlGaN-Pufferschicht 302 (gekennzeichnet mit „Puffer mit hohem Kohlenstoff“ in 4) hin zu der GaN-Kanal- und AlGaN-Barrierenschicht 306, 308 (gekennzeichnet mit „Bauelementschichten“ in 4) verläuft. Das abgestufte Profil kann realisiert werden, wie vorstehend hierin beschrieben. In einer Ausführungsform beginnt die Konzentration von Kohlenstoff in der oberen GaN/AlGaN-Pufferschicht 304 bei etwa 3e17 /cm3 in einem ersten Schritt 400, verläuft nach unten auf etwa 1e17 /cm3 in einem zweiten Schritt 402 und wird dann reduziert auf etwa 2e16 /cm3 in einem dritten Schritt 404 im Verlauf einer Richtung von der unteren GaN/AlGaN-Pufferschicht 302 hin zu der GaN-Kanalschicht 306. Ein derartiges abgestuftes Kohlenstoff-Konzentrationsprofil erreicht sowohl eine hohe Durchbruchsspannung als auch eine niedrige Rdson-Verschiebung im Betrieb des GaN-HEMT-Bauelements.
  • Alternativ kann die obere GaN/AlGaN-Pufferschicht 304 eine graduierte Konzentration von Kohlenstoff mit einer maximalen Kohlenstoffkonzentration an der Seite der oberen GaN/AlGaN-Pufferschicht 304, die zu der unteren GaN/AlGaN-Pufferschicht 302 weist, und einer minimalen Kohlenstoffkonzentration an der Seite der oberen GaN/AlGaN-Pufferschicht 304, die zu der GaN-Kanal- und der AlGaN-Barrierenschicht 306, 308 weist, aufweisen, wie ebenfalls vorstehend hierin beschrieben. Im Fall einer graduierten Konzentration von Kohlenstoff in der oberen GaN/AlGaN-Pufferschicht 304 übersteigt die maximale Kohlenstoffkonzentration der oberen GaN/AlGaN-Pufferschicht 304 nicht 3e17/cm3 und ist die minimale Kohlenstoffkonzentration der oberen GaN/AlGaN-Pufferschicht 304 nicht unter 5e15/cm3 in einer Ausführungsform. Im Fall keiner Graduierung der Kohlenstoffkonzentration in der oberen GaN/AlGaN-Pufferschicht 304 ist die durchschnittliche Konzentration von Kohlenstoff in der GaN-Kanal- und der AlGaN-Barrierenschicht 306, 308 in einer Ausführungsform <= 2e16/cm3. Eine niedrige Kohlenstoffkonzentration in der GaN-Kanal- und der AlGaN-Barrierenschicht 306, 308 gewährleistet eine gute Leistung des Bauelements, wie vorstehend hierin erläutert.
  • Räumlich verhältnismäßige Begriffe wie „unter“, „unterhalb“, „niedriger“, „über“, „obere“ und dergleichen werden zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet, um die Positionierung eines Elements im Verhältnis zu einem zweiten Element zu erläutern. Diese Begriffe sollen verschiedene Ausrichtungen des Bauelements zusätzlich zu verschiedenen Ausrichtungen als die in den Figuren abgebildeten umfassen. Ferner werden Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und dergleichen ebenfalls zur Beschreibung verschiedener Elemente, Regionen, Abschnitte usw. verwendet und sollen ebenfalls nicht einschränkend sein. Gleiche Begriffe beziehen sich in der gesamten Beschreibung auf gleiche Elemente.
  • Die Begriffe „aufweisend“, „umschließend“, „enthaltend“, „umfassend“ und dergleichen sind offene Begriffe, die das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale angeben, aber keine zusätzlichen Elemente oder Merkmale ausschließen. Die Artikel „ein“, „eine“ und „der“, „die“, „das“ sollen die Mehrzahlformen sowie die Einzahlformen aufweisen, außer wenn der Kontext es deutlich anders angibt.

Claims (20)

  1. Verbindungshalbleiterbauelement, das aufweist: eine erste III-Nitrid-Pufferschicht, die mit Kohlenstoff und/oder Eisen dotiert ist; eine zweite III-Nitrid-Pufferschicht über der ersten III-Nitrid-Pufferschicht und die mit Kohlenstoff und/oder Eisen dotiert ist; eine erste III-Nitrid-Bauelementschicht über der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht; und eine zweite III-Nitrid-Bauelementschicht über der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht, wobei die zweite III-Nitrid-Bauelementschicht eine von der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht verschiedene Bandlücke aufweist; wobei ein zweidimensionales Ladungsträgergas entlang einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten III-Nitrid-Bauelementschicht entsteht, wobei die erste III-Nitrid-Pufferschicht eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen aufweist, die größer ist als die der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, wobei die zweite III-Nitrid-Pufferschicht eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen aufweist, die mit der der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht vergleichbar oder größer als diese ist.
  2. Verbindungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei: die erste III-Nitrid-Pufferschicht mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen dotiert ist; die zweite III-Nitrid-Pufferschicht mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen dotiert ist; die erste III-Nitrid-Pufferschicht eine durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration aufweist, die größer ist als die der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht; und die zweite III-Nitrid-Pufferschicht eine durchschnittliche Dotierungskonzentration aufweist, die mit der der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht vergleichbar oder größer als diese ist.
  3. Verbindungshalbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei: die erste III-Nitrid-Pufferschicht mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen dotiertes GaN oder AlGaN aufweist; die zweite III-Nitrid-Pufferschicht mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen dotiertes GaN oder AlGaN aufweist; die erste III-Nitrid-Bauelementschicht GaN aufweist; die zweite III-Nitrid-Bauelementschicht AlGaN aufweist; die erste III-Nitrid-Pufferschicht eine durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration aufweist, die größer ist als die der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht; und die zweite III-Nitrid-Pufferschicht eine durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration aufweist, die mit der der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht vergleichbar oder größer als diese ist.
  4. Verbindungshalbleiterbauelement nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration der ersten III-Nitrid-Pufferschicht in einem Bereich zwischen 5e18/cm3 und 9e19/cm3 ist.
  5. Verbindungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht in einem Bereich zwischen 5e15/cm3 und 3e17/cm3 ist.
  6. Verbindungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht in einem Bereich zwischen 5e15/cm3 und 5e16/cm3 ist.
  7. Verbindungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die zweite III-Nitrid-Pufferschicht eine graduierte Konzentration von Kohlenstoff mit einer maximalen Kohlenstoffkonzentration an einer Seite der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, die zu der ersten III-Nitrid-Pufferschicht weist, und einer minimalen Kohlenstoffkonzentration an einer Seite der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, die zu der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht weist, aufweist.
  8. Verbindungshalbleiterbauelement nach Anspruch 7, wobei die maximale Kohlenstoffkonzentration der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht 3e17/cm3 nicht übersteigt und die minimale Kohlenstoffkonzentration der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht nicht unter 5e15/cm3 ist.
  9. Verbindungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die Konzentration von Kohlenstoff in der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht ein abgestuftes Profil derart aufweist, dass die Kohlenstoffkonzentration mindestens eine stufenweise Verminderung in einer Richtung aufweist, die von der ersten III-Nitrid-Pufferschicht hin zu der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht verläuft.
  10. Verbindungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die erste III-Nitrid-Pufferschicht eine Dicke in einem Bereich zwischen 0,5 Mikrometer und 3 Mikrometer aufweist.
  11. Verbindungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei die zweite III-Nitrid-Pufferschicht eine Dicke in einem Bereich zwischen 0,5 Mikrometer und 3 Mikrometer aufweist.
  12. Verbindungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die zweite III-Nitrid-Pufferschicht eine graduierte Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen mit einem Maximum an einer Seite der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, die zu der ersten III-Nitrid-Pufferschicht weist, und einem Minimum an einer Seite der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, die zu der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht weist, aufweist.
  13. Verbindungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen in der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht ein abgestuftes Profil derart aufweist, dass die Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen mindestens eine stufenweise Verminderung in einer Richtung aufweist, die von der ersten III-Nitrid-Pufferschicht hin zu der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht verläuft.
  14. Verbindungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, das weiterhin aufweist: ein Substrat; und eine oder mehrere III-Nitrid-Übergangsschichten zwischen dem Substrat und der ersten III-Nitrid-Pufferschicht, wobei die durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen der ersten III-Nitrid-Pufferschicht größer ist als die der einen oder mehreren III-Nitrid-Übergangsschichten.
  15. Verbindungshalbleiterbauelement nach Anspruch 14, wobei: das Substrat ein Si-Substrat ist; die erste III-Nitrid-Pufferschicht mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen dotiertes GaN oder AlGaN umfasst; und die erste III-Nitrid-Pufferschicht eine durchschnittliche Kohlenstoff-Dotierungskonzentration aufweist, die größer ist als die der einen oder mehreren III-Nitrid-Übergangsschichten.
  16. Verbindungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen in der ersten III-Nitrid-Pufferschicht eine Durchbruchsspannung größer als 700 V ergibt und die Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen in der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht eine Verschiebung des Rdson aus einem Aus-Zustand in einen Ein-Zustand von weniger als 20 % ergibt.
  17. Verbindungshalbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, die weiterhin mindestens eine zusätzliche III-Nitrid-Pufferschicht aufweist, die zwischen der ersten und der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht eingefügt und mit Kohlenstoff und/oder Eisen dotiert ist, wobei die mindestens eine zusätzliche III-Nitrid-Pufferschicht eine durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen aufweist, die zwischen der der ersten und der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht ist.
  18. Verfahren zum Herstellen eines Verbindungshalbleiterbauelements, wobei das Verfahren aufweist: Bilden einer ersten III-Nitrid-Pufferschicht mit einer ersten durchschnittlichen Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen; Bilden einer zweiten III-Nitrid-Pufferschicht über der ersten III-Nitrid-Pufferschicht, wobei die zweite III-Nitrid-Pufferschicht eine zweite durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen aufweist, die kleiner ist als die erste durchschnittliche Dotierungskonzentration; Bilden einer ersten III-Nitrid-Bauelementschicht über der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, wobei die erste III-Nitrid-Bauelementschicht eine dritte durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen aufweist, die mit der zweiten durchschnittlichen Dotierungskonzentration vergleichbar oder kleiner als diese ist; und Bilden einer zweiten III-Nitrid-Bauelementschicht über der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht, wobei die zweite III-Nitrid-Bauelementschicht eine von der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht verschiedene Bandlücke aufweist, wobei ein zweidimensionales Ladungsträgergas entlang einer Grenzfläche zwischen der ersten und der zweiten III-Nitrid-Bauelementschicht entsteht.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, das weiterhin aufweist: Dotieren der ersten III-Nitrid-Pufferschicht mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen; Dotieren der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen; und Dotieren der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht mit Kohlenstoff, aber nicht mit Eisen, wobei die erste durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff größer ist als die zweite durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff, wobei die zweite durchschnittliche Dotierungskonzentration von Kohlenstoff mit der dritten durchschnittlichen Dotierungskonzentration von Kohlenstoff vergleichbar oder größer als diese ist.
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder Anspruch 19, das weiterhin aufweist: Dotieren der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, um eine graduierte Konzentration von Kohlenstoff und/oder Eisen mit einem Maximum an einer Seite der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, die zu der ersten III-Nitrid-Pufferschicht weist, und einem Minimum an einer Seite der zweiten III-Nitrid-Pufferschicht, die zu der ersten III-Nitrid-Bauelementschicht weist, aufzuweisen.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6261437B2 (ja) * 2014-04-09 2018-01-17 サンケン電気株式会社 半導体基板の製造方法、及び半導体素子の製造方法
US11335799B2 (en) * 2015-03-26 2022-05-17 Chih-Shu Huang Group-III nitride semiconductor device and method for fabricating the same
JP6759886B2 (ja) * 2016-09-06 2020-09-23 富士通株式会社 半導体結晶基板、半導体装置、半導体結晶基板の製造方法及び半導体装置の製造方法
US10720520B2 (en) * 2017-06-21 2020-07-21 Infineon Technologies Austria Ag Method of controlling wafer bow in a type III-V semiconductor device
EP3486939B1 (de) * 2017-11-20 2020-04-01 IMEC vzw Verfahren zur herstellung einer halbleiterstruktur für eine galliumnitridkanalvorrichtung
CN111009468A (zh) * 2018-10-08 2020-04-14 北京大学 一种半导体异质结构制备方法及其用途
CN111009579A (zh) * 2018-10-08 2020-04-14 合肥彩虹蓝光科技有限公司 半导体异质结构及半导体器件
CN113424326A (zh) * 2019-02-01 2021-09-21 苏州晶湛半导体有限公司 一种半导体结构及其制造方法
CN111162117A (zh) * 2020-01-02 2020-05-15 杭州电子科技大学 一种抗单粒子烧毁的GaN器件
US20210280703A1 (en) * 2020-03-03 2021-09-09 Globalfoundries U.S. Inc. Charge-trapping layers for iii-v semiconductor devices
US11508830B2 (en) * 2020-12-03 2022-11-22 Texas Instruments Incorporated Transistor with buffer structure having carbon doped profile
US20220384583A1 (en) * 2021-01-26 2022-12-01 Innoscience (Suzhou) Technology Co., Ltd. Semiconductor device and fabrication method thereof
US20230072850A1 (en) * 2021-04-12 2023-03-09 Innoscience (Suzhou) Technology Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
CN113658998A (zh) * 2021-07-19 2021-11-16 中国船舶重工集团公司第七二三研究所 一种具有沟槽源极场板的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管
CN117613071B (zh) * 2024-01-24 2024-03-29 英诺赛科（珠海）科技有限公司 一种增强型氮化镓高电子迁移率晶体管器件

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6649287B2 (en) 2000-12-14 2003-11-18 Nitronex Corporation Gallium nitride materials and methods
US8575660B2 (en) 2009-10-14 2013-11-05 International Rectifier Corporation Group III-V semiconductor device with strain-relieving interlayers

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