[发明专利]GaN-金刚石-Si半导体结构、器件及制备方法

权利要求书

1.一种GaN-金刚石-Si半导体结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供第一Si衬底，所述第一Si衬底为Si（111）衬底；

于所述第一Si衬底上形成AlN成核层；

于所述AlN成核层上形成Al_xGa_1-xN叠层，形成所述Al_xGa_1-xN叠层的步骤包括于所述AlN成核层上形成Al_0.8Ga_0.2N层，于所述Al_0.8Ga_0.2N层上形成Al_0.5Ga_0.5N层以及于所述Al_0.5Ga_0.5N层上形成Al_0.3Ga_0.7N层，其中，所述Al_0.3Ga_0.7N层的厚度范围包括50nm~100nm；

于所述Al_0.3Ga_0.7N层上形成GaN沟道层；

于所述GaN沟道层上形成Al_0.3Ga_0.7N背势垒层，且所述Al_0.3Ga_0.7N背势垒层与所述Al_0.3Ga_0.7N层具有相同的厚度，以在所述GaN沟道层的相对两面形成对称结构；

采用CVD法，以包括CH₄和H₂的原料，在650℃~950℃下，于所述Al_0.3Ga_0.7N背势垒层上形成金刚石薄膜，所述金刚石薄膜的厚度范围包括1μm~5μm；

提供第二Si衬底，所述第二Si衬底为Si（100）衬底，并将所述金刚石薄膜与所述第二Si衬底进行键合，所述键合的步骤包括在真空条件下，分别对所述金刚石薄膜及第二Si衬底进行表面激活处理，在室温及压强范围为1MPa~2MPa的条件下，键合所述金刚石薄膜及第二Si衬底；

以所述Al_0.3Ga_0.7N层作为分离层，去除所述第一Si衬底、AlN成核层及部分所述Al_xGa_1-xN叠层，且保留部分所述Al_0.3Ga_0.7N层，以形成Al_0.3Ga_0.7N势垒层，且所述Al_0.3Ga_0.7N势垒层的厚度范围包括20nm~30nm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：去除所述第一Si衬底的方法包括CMP法；去除部分所述Al_xGa_1-xN叠层的方法包括等离子干法刻蚀法。

3.一种GaN-金刚石-Si半导体器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用权利要求1~2中任一所述的制备方法制备GaN-金刚石-Si半导体结构；

于所述Al_0.3Ga_0.7N势垒层上形成电极。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：在形成所述电极之前还包括采用数字刻蚀技术对所述Al_0.3Ga_0.7N势垒层进行表面清洗的步骤；在形成所述电极之后还包括形成钝化层的步骤。