[发明专利]一种厚膜高耐压氮化物半导体外延结构及其生长方法

权利要求书

1.一种厚膜高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于，由下至上依次包括衬底、成核层、氮化物半导体材料层，所述氮化物半导体材料层包括在所述氮化物半导体材料层内被隔开的多个具有粗化界面结构插入层的基本氮化物复合夹层；所述氮化物半导体材料层包括具有粗化界面的氮化物插入层和位于所述具有粗化界面的氮化物插入层上方的氮化物夹层，所述氮化物夹层为一层弛豫氮化物夹层。

2.根据权利要求1所述的一种厚膜高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于：所述的衬底为硅衬底、绝缘衬底硅、蓝宝石衬底、碳化硅、铌酸锂、氮化鎵或氮化铝衬底中的任一种。

3.根据权利要求1所述的一种厚膜高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于：所述的成核层为AlGaN层、AlInGaN层、AlN层或GaN层。

4.根据权利要求1所述的一种厚膜高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于：所述的氮化物半导体材料层为AlGaN层、AlInGaN层或GaN层；其厚度为100nm~20μm。

5.根据权利要求1所述的一种厚膜高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于：所述的氮化物插入层具有经过粗化的界面结构。

6.根据权利要求1所述的一种厚膜高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于：所述的粗化界面形成方法可为通过调整氮化物层外延生长参数改变氮化物表面粗糙度，或通过杂质掺杂改变氮化物表面粗糙度，或通过生长过程中通入气体在线刻蚀方法改变氮化物表面粗糙度，或其他可以改变所述插入层表面粗糙度的方法。

7.根据权利要求1所述的一种厚膜高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于：所述的氮化物夹层为一层弛豫氮化物夹层；所述弛豫氮化物夹层包括AlN、AlGaN任一种或组合；所述的弛豫氮化物夹层材料厚度为1nm~50nm。

8.根据权利要求1所述的一种厚膜高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于：所述的半导体外延结构还包括形成于所述氮化物层半导体材料层上的有源区，所述有源区选自InGaN/GaN多量子阱结构和P型氮化物构成的发光二极管、AlGaN/GaN异质结构成的高电子迁移率晶体管、AlGaInN/GaN异质结构成的高电子迁移率晶体管、AlN/GaN异质结构成的高迁移率三极管、氮化鎵MOSFET、UVLED、光电探测器、太阳能电池等。

9.一种权利要求1至8任一所述的厚膜高耐压氮化物半导体外延结构的生长方法，其特征在于，包括：

S1. 提供一种衬底；

S2. 在所述衬底上生长成核层；

S3. 在所述成核层上生长一层氮化物半导体材料层；

S4. 在所述氮化物半导体材料层上形成具有界面粗化结构的氮化物插入层，可为通过调整氮化物层外延生长参数改变氮化物表面粗糙度，或通过杂质掺杂改变氮化物表面粗糙度，或通过生长过程中通入气体在线刻蚀方法改变氮化物表面粗糙度，或其他可以改变所述插入层表面粗糙度的方法；

S5. 在所述具有粗化界面结构的氮化物插入层上生长弛豫氮化物夹层；

S6. 在所述弛豫氮化物夹层上生长另一层氮化物半导体材料层；

S7. 依次重复第S4步至第S6步直到生长到足够厚度的氮化物半导体材料层为止。

10.根据权利要求9所述的一种厚膜高耐压氮化物半导体外延结构的生长方法，其特征在于：所述的成核层、氮化物半导体材料层、弛豫氮化物夹层的生长方法包括是金属有机化学气相沉积法或分子束外延法。