[发明专利]一种具有氮化镓高阻层的HEMT器件的外延结构及其制备方法

权利要求书

1.一种具有氮化镓高阻层的HEMT器件的外延结构，其特征在于，包括从下至上依次层叠设置的衬底（L1）、成核层（L2）、缓冲层（L3）、GaN高阻层（L4）、GaN沟道层（L5）、AlN插入层（L6）、AlGaN势垒层（L7）以及GaN帽层（L8），所述GaN高阻层（L4）的总薄膜厚度范围为1um-4um，其生长温度控制在800-1000℃，生长压力≤100torr，生长速度控制在2um/h~6um/h；

GaN高阻层（L4）分两步循环生长，具体由自动掺C的GaN层和H₂处理层循环生长，两层时间比例为2:1~5:1。

2.根据权利要求1所述的一种具有氮化镓高阻层的HEMT器件的外延结构，其特征在于：所述衬底（L1）采用绝缘或半绝缘的蓝宝石、硅、碳化硅材料，尺寸范围为2-8inch。

3.根据权利要求1所述的一种具有氮化镓高阻层的HEMT器件的外延结构，其特征在于：所述成核层（L2）为AlN、AlGaN中任意一种或组合生长，其总厚度在10-50nm，其生长温度为500-1000℃。

4.根据权利要求1所述的一种具有氮化镓高阻层的HEMT器件的外延结构，其特征在于：所述缓冲层（L3）为GaN或AlGaN或其组合材料，生长温度在900~1120℃，薄膜厚度在1~3um。

5.一种根据权利要求1-4中任一项所述的具有氮化镓高阻层的HEMT器件的外延结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：提供衬底（L1），其是用来外延氮化镓薄膜的所有材料；

S2：在温度500-1000℃之间生长成核层（L2），可以是AlN、AlGaN其中任意一种或组合生长，其总厚度在10-50nm；

S3：在成核层（L2）上生长缓冲层（L3），为GaN或AlGaN或其组合材料，生长温度在900~1120℃，薄膜厚度在1~3um；

S4：在缓冲层（L3）生继续生长非故意掺杂的GaN高阻层（L4），总薄膜厚度范围为1um-4um，其生长温度为800-1000℃，压力≤100torr，生长速度控制在2um/h~6um/h，GaN高阻层（L4）分两步循环生长，具体由自动掺C的GaN层和H₂处理层循环生长，两层时间比例为2:1~5:1；

S5：在高阻层上生长GaN沟道层（L5），薄膜厚度范围为50-200nm；

S6：在GaN沟道层（L5）上生AlN的插入层（L6），薄膜厚度范围为1~5nm；

S7：在AlN的插入层（L6）上生长AlGaN势垒层（L7），厚度为10-35nm，Al组分从10%逐渐增加至30%；

S8：在AlGaN势垒层（L7）上生长GaN帽层（L8），薄膜厚度范围为5~20nm。