【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，尤其涉及一种半导体器件的外延结构及其制备方法、半导体器件。
技术介绍
1、金刚石具有宽带隙(5.5ev)，高击穿场(20mv/cm)以及高热导率(24w/cm.k)，因为高结点的温度势必会降低半导体器件性能及其可靠性，而金刚石的高热导率可以消散高功率半导体器件所产生的大量的热负荷，因此，利用金刚石制备的半导体器件可以在高温、高压、强辐射等恶劣环境中使用，使得金刚石在半导体行业和微电子领域有着极其吸引人的应用前景。
2、在半导体领域，通过半导体掺杂可获得p型或n型导电金刚石。但是，目前主流的模式是p型金刚石，n型掺杂金刚石薄膜因杂质能级比较深，以及电阻率太大等原因，难以满足半导体器件的工艺要求，而未能得到广泛应用。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种半导体器件的外延结构及其制备方法、半导体器件，为n型金刚石在半导体器件中的应用提供一种解决方案。
2、第一方面，本专利技术提供一种半导体器件的外延结构，包括：
3、衬底；
4、位于衬底的一侧的缓冲层；缓冲层包括第一金刚石层和第二金刚石层，第二金刚石层位于第一金刚石层远离衬底的一侧；第一金刚石层包括n型掺杂剂，沿衬底指向缓冲层的方向，第一金刚石层的n型掺杂剂的掺杂浓度递增；第二金刚石层包括n型掺杂剂和空位掺杂剂。
5、可选地，第二金刚石层的n型掺杂剂的掺杂浓度大于或等于第一金刚石层的n型掺杂剂的最大掺杂浓度；
6、n型掺杂剂包括磷元素、硫元素和
7、空位掺杂剂包括氧元素或氮元素中的其中一种元素。
8、可选地，n型掺杂剂包括ph3；
9、沿衬底指向缓冲层的方向，第一金刚石层中的ph3的掺杂浓度从0sccm递增至qsccm；其中，6≤q≤12。
10、可选地，第一金刚石层远离衬底的一侧的载流子浓度为1.0×1021cm-3～5.0×1021cm-3。
11、可选地，第二金刚石层的载流子浓度大于或等于第一金刚石层远离衬底的一侧的载流子浓度，第二金刚石层的载流子浓度为5.0×1021cm-3～9.0×1021cm-3。
12、可选地，第二金刚石层的厚度大于或等于第一金刚石层的厚度。
13、可选地，第一金刚石层的厚度为50nm～100nm；第二金刚石层的厚度为200nm～500nm。
14、可选地，第二金刚石层远离衬底一侧的表面粗糙度小于第一金刚石层远离衬底一侧的表面粗糙度。
15、第二方面，本专利技术提供了一种半导体器件的外延结构的制备方法，包括：
16、提供衬底；
17、在衬底的一侧形成缓冲层；缓冲层包括第一金刚石层和第二金刚石层，第二金刚石层位于第一金刚石层远离衬底的一侧；第一金刚石层包括n型掺杂剂，沿衬底指向缓冲层的方向，第一金刚石层的n型掺杂剂的掺杂浓度递增；第二金刚石层包括n型掺杂剂和空位掺杂剂。
18、第三方面，本专利技术提供一种半导体器件，包括本专利技术任一实施例提供的外延结构；半导体器件还包括：
19、位于缓冲层远离衬底一侧的成核层；
20、位于成核层远离衬底一侧的异质结结构；
21、位于异质结结构远离衬底一侧的栅极、源极和漏极；源极和漏极位于栅极的相对两侧。
22、本专利技术实施例的技术方案，通过设置缓冲层包括由掺杂浓度递增的n型掺杂剂进行n型掺杂的第一金刚石层以及同时由n型掺杂剂和空位掺杂剂进行双掺杂的第二金刚石层，从而可以利用掺杂浓度递增的n型的第一金刚石层为n型的第二金刚石层的生长提供高质量的过渡结构，由于第二金刚石层同时由n型掺杂剂和空位掺杂剂进行双掺杂，从而可以利用空位掺杂剂在第二金刚石层中引入空位，使杂质向空位偏移，可以在较高浓度n型掺杂的情况下抑制晶格膨胀，提高膜层质量，获得高质量、高载流子浓度的外延底层，为n型金刚石在半导体器件中的应用提供了解决方案。
23、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
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1.一种半导体器件的外延结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第二金刚石层的所述n型掺杂剂的掺杂浓度大于或等于所述第一金刚石层的所述n型掺杂剂的最大掺杂浓度；所述n型掺杂剂包括磷元素、硫元素和锂元素中的其中一种元素；
3.根据权利要求2所述的外延结构，其特征在于，所述n型掺杂剂包括PH3；
4.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第一金刚石层远离所述衬底的一侧的载流子浓度为1.0×1021cm-3～5.0×1021cm-3。
5.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第二金刚石层的载流子浓度大于或等于所述第一金刚石层远离所述衬底的一侧的载流子浓度，所述第二金刚石层的载流子浓度为5.0×1021cm-3～9.0×1021cm-3。
6.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第二金刚石层的厚度大于或等于所述第一金刚石层的厚度。
7.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第一金刚石层的厚度为50nm～100nm；所述第二金刚石层的厚度为200n
8.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第二金刚石层远离所述衬底一侧的表面粗糙度小于所述第一金刚石层远离所述衬底一侧的表面粗糙度。
9.一种半导体器件的外延结构的制备方法，其特征在于，包括：
10.一种半导体器件，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的外延结构；所述半导体器件还包括：
...【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的外延结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第二金刚石层的所述n型掺杂剂的掺杂浓度大于或等于所述第一金刚石层的所述n型掺杂剂的最大掺杂浓度；所述n型掺杂剂包括磷元素、硫元素和锂元素中的其中一种元素；
3.根据权利要求2所述的外延结构，其特征在于，所述n型掺杂剂包括ph3；
4.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第一金刚石层远离所述衬底的一侧的载流子浓度为1.0×1021cm-3～5.0×1021cm-3。
5.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第二金刚石层的载流子浓度大于或等于所述第一金刚石层远离所述衬底的一侧的载流子浓度，所述第二金刚石层...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晖，张燕飞，杜小青，孔苏苏，李仕强，
申请(专利权)人：苏州能讯高能半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：
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