[发明专利]基于Al离子注入的GaN异质外延缓冲层的制作方法

权利要求书

1.一种基于Al离子注入的GaN异质外延缓冲层的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括步骤：

1)提供一用于GaN异质外延生长的衬底；

2)于所述衬底表层进行Al元素注入，其中，所述Al元素的注入浓度大于所述衬底的Al元素固溶度；

3)对所述衬底进行退火工艺以修复所述衬底的晶格缺陷，同时使所述衬底表层的Al元素从所述衬底中析出并在所述衬底表面形成Al成核层；

4)向所述衬底表面通入Al源与N源，基于所述Al成核层在所述衬底表面进行AlN缓冲层的生长。

2.根据权利要求1所述的基于Al离子注入的GaN异质外延缓冲层的制作方法，其特征在于：步骤1)还包括对所述衬底进行表面清洗处理的步骤。

3.根据权利要求1所述的基于Al离子注入的GaN异质外延缓冲层的制作方法，其特征在于：所述衬底包括SiC衬底、Si衬底及SOI衬底中的一种。

4.根据权利要求1所述的基于Al离子注入的GaN异质外延缓冲层的制作方法，其特征在于：步骤2)进行Al元素注入之前，还包括在所述衬底表面形成注入缓冲层的步骤，步骤3)之前，还包括去除所述注入缓冲层的步骤。

5.根据权利要求1所述的基于Al离子注入的GaN异质外延缓冲层的制作方法，其特征在于：所述Al元素的浓度范围为衬底材料的Al固溶度的2～100倍。

6.根据权利要求1所述的基于Al离子注入的GaN异质外延缓冲层的制作方法，其特征在于：所述Al成核层的厚度范围为1～100埃米。

7.根据权利要求1所述的基于Al离子注入的GaN异质外延缓冲层的制作方法，其特征在于：所述退火工艺的温度范围为500～1150℃，时间范围为1s～30min。

8.根据权利要求1所述的基于Al离子注入的GaN异质外延缓冲层的制作方法，其特征在于：步骤2)于所述衬底表层进行Al元素注入的同时，于所述衬底表层注入导电掺杂离子，以改变所述衬底的导电性能。

9.根据权利要求1所述的基于Al离子注入的GaN异质外延缓冲层的制作方法，其特征在于：步骤2)于所述衬底表层进行Al元素注入的同时，于所述衬底表层注入占位杂质，以改变所述衬底的Al元素的固溶度。

10.一种GaN基HEMT外延结构的制作方法，其特征在于，包括：

如权利要求1～9任意一项所述的基于Al离子注入的GaN异质外延缓冲层的制作方法进行步骤1)～4)；

5)基于所述AlN缓冲层进行GaN基HEMT外延结构的生长。

11.根据权利要求10所述的GaN基HEMT外延结构的制作方法，其特征在于，所述GaN基HEMT外延结构的生长包括：

5-1)于所述AlN缓冲层上形成AlGaN缓冲层或AlN/GaN超晶格缓冲层；

5-2)于所述AlGaN缓冲层或AlN/GaN超晶格缓冲层上形成碳掺杂GaN高阻层；

5-3)于所述碳掺杂GaN高阻层上形成GaN沟道层；

5-4)于所述GaN沟道层上形成AlN隔离层；

5-5)于所述AlN隔离层上形成AlGaN势垒层；

5-6)于所述AlGaN势垒层上形成GaN帽层。