[发明专利]低电阻率P型氮化镓材料及其制备方法

权利要求书

1.一种低电阻率P型氮化镓材料的制备方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1：对衬底升温，在氢气环境下热处理，去除衬底表面的杂质；

步骤2：在衬底上生长低温成核层，为后续生长材料提供成核中心；

步骤3：在低温成核层上生长一层非故意掺杂模板层；

步骤4：在非故意掺杂模板层上低温外延生长一层具有氢杂质浓度的P型氮化镓层，使氢杂质可以与施主缺陷形成络合物，钝化施主；

步骤5：在氮气环境下，将生长得到的外延片高温退火使P型氮化镓层中受主激活，而不能使氢与缺陷形成的络合物分解，从而得到低电阻率P型氮化镓材料；

其中，所述低电阻率P型氮化镓材料是通过用氢杂质与施主缺陷形成络合物，钝化施主缺陷的方法来减轻p型材料中的受主补偿作用来实现的；所述的用氢杂质与施主缺陷形成络合物，钝化施主缺陷是通过改变p-GaN生长过程中NH₃及H2的流量或者外延片生长完降温过程中的NH₃及H₂的流量，或者改变退火条件来实现的。

2.根据权利要求1所述的低电阻率P型氮化镓材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述对衬底升温，是将衬底升温至1080℃；所述衬底采用的材料为蓝宝石、碳化硅或氮化镓。

3.根据权利要求1所述的低电阻率P型氮化镓材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述在衬底上生长低温成核层，生长温度为500-600℃，低温成核层的厚度为20～30nm，低温成核层采用的材料为氮化镓或氮化铝。

4.根据权利要求1所述的低电阻率P型氮化镓材料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述在低温成核层上生长一层非故意掺杂模板层，该非故意掺杂模板层作为下一步外延生长的模版，采用的材料为氮化镓，其生长温度为1040℃，厚度为2μm，该非故意掺杂模板层用于减少外延层位错密度。

5.根据权利要求1所述的低电阻率P型氮化镓材料的制备方法，其特征在于，步骤4中所述在非故意掺杂模板层上低温外延生长一层具有一定氢杂质浓度的P型氮化镓层，该具有一定氢杂质浓度的P型氮化镓层是以镁作为受主掺杂剂，其空穴浓度在1×10¹⁷cm^-3-1×10¹⁸cm^-3，其生长温度为900-1000℃。

6.根据权利要求1所述的低电阻率P型氮化镓材料的制备方法，其特征在于，该低电阻率P型氮化镓材料是利用MOCVD设备，并用三甲基镓和氨气作为镓源和氮源，以氢气、氮气或氢气与氮气的混合气为载气生长的。

7.一种低电阻率P型氮化镓材料，该材料由下到上依次包括衬底、低温成核层、非故意掺杂模板层和低温生长具有氢杂质浓度的P型氮化镓层，其中，对衬底升温，在氢气环境下热处理，去除衬底表面的杂质，在衬底上生长低温成核层，为后续生长材料提供成核中心，在低温成核层上生长一层非故意掺杂模板层，在非故意掺杂模板层上低温外延生长一层具有氢杂质浓度的P型氮化镓层，使氢杂质可以与施主缺陷形成络合物，钝化施主，在氮气环境下，将生长得到的外延片高温退火使P型氮化镓层中受主激活，同时防止氢与缺陷形成的络合物分解，得到低电阻率P型氮化镓材料。