[发明专利]一种硅重掺杂氮化镓异质外延的材料结构及应力控制方法

权利要求书

1.一种硅重掺杂氮化镓异质外延的材料结构，其特征是材料结构由下而上依次为衬底、AlN成核层、非故意掺杂InGaN层、非故意掺杂GaN层、n⁺-GaN重掺层和n^--GaN功能层；其应力控制方法包括以下步骤：

（1）选取衬底，置于金属有机物化学气相沉积气相外延生长的设备内基座上；

（2）反应室升温至1000~1100℃，设定反应室压力50~150torr，在氢气（H₂）氛围下烘烤衬底5~15min，去除表面沾污；

（3）升温至1100~1200℃，设定反应室压力为30~200torr，通入氨气和铝源，保证V/III比达到R，生长厚度为T₁的AlN成核层，关闭铝源；

（4）在氨气氛围中将温度降至700~1000℃，设定反应室压力为100~400torr，通入镓源和铟源，生长厚度为T₂的非故意掺杂In_xGa_1-xN层，其中In组分为x，再关闭铟源和镓源；

（5）温度升至1000~1100℃，反应室压力为100~400torr，通入镓源，生长厚度为T₃的非故意掺杂GaN层；

（6）保持其它生长条件不变，通入硅烷生长n⁺-GaN重掺层；

（7）生长n^--GaN轻掺层为电子提供漂移路径的n^--GaN功能层，关闭镓源金属有机化合物源和硅烷；

（8）在氨气保护下降至室温，取出外延片；

所述步骤（4）中的非故意掺杂InGaN层，其厚度T₂范围为200~500nm，其In组分x范围为2~10%。

2.根据权利要求1所述的一种硅重掺杂氮化镓异质外延的材料结构，其特征是所述步骤（3）中的AlN成核层V/III比R范围为1000~2400，厚度T₁范围为30~80nm。

3.根据权利要求1所述的一种硅重掺杂氮化镓异质外延的材料结构，其特征是所述步骤（5）中的非故意掺杂GaN层，其厚度T₃范围为0.5~1.2μm。

4.根据权利要求1所述的一种硅重掺杂氮化镓异质外延的材料结构，其特征是所述步骤（6）中的n⁺-GaN重掺层的掺杂厚度和掺杂浓度的乘积≥1.35*10¹⁵ cm^-2。