[发明专利]具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构及其制备方法

权利要求书

1.具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构，其特征在于，该HEMT结构自下而上依次包括衬底、GaN成核层、GaN缓冲层、GaN:C/GaN超晶格高阻层和AlGaN势垒层；其中高阻层由多层GaN：C故意碳掺杂层和非故意掺杂GaN层交替连接组成；单层GaN：C故意碳掺杂层的厚度为5-500nm；单层非故意掺杂GaN层的厚度为5-500nm。

2.根据权利要求1所述的具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构，其特征在于，所述GaN成核层的厚度为20-40nm；所述GaN缓冲层的厚度为1.5-2.5um。

3.根据权利要求1所述的具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构，其特征在于，所述HEMT结构还包括帽层；帽层的厚度为0-5nm；帽层为GaN帽层、AlN帽层或者氮化硅帽层；帽层设置在AlGaN势垒层上。

4.根据权利要求1所述的具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底或硅材料衬底。

5.根据权利要求1所述的具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构，其特征在于，所述单层GaN：C故意碳掺杂层的厚度为20-40nm；单层非故意掺杂GaN层4.2的厚度为20-40nm。

6.根据权利要求1所述的具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构，其特征在于，所述AlGaN势垒层的厚度为5-50nm。

7.权利要求1所述具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将衬底放入金属有机化学气相化学沉积设备中，衬底片温度升高到1050-1100℃，压力50-200mbar，通入氢气，对衬底进行高温清洗，去除衬底表面的污染物；

2)衬底片温度降低到500-600℃，压力提高到300-600mbar，通入氨气、氢气和三甲基镓，在步骤(1)所述的衬底片上生长GaN成核层；

3)将衬底片温度提高到1050-1100℃，压力降低到100-300mbar，通入氨气、氢气和三甲基镓，在步骤(2)所述的成核层上生长的非故意掺杂的GaN缓冲层；

4)循环重复以下步骤(4a)和(4b)10-50次，得到GaN:C/GaN超晶格高阻层

(4a)将衬底片温度保持1050-1100℃，压力降低到20-70mbar，通入氨气、氢气和三甲基镓首次在步骤(3)所述的非故意掺杂的GaN缓冲层上生长5-500nm的GaN：C故意碳掺杂层；循环重复时在非故意掺杂GaN层上生长GaN：C故意碳掺杂层；

(4b)将衬底片温度保持1050-1100℃，压力提高到300-500mbar，通入氨气、氢气和三甲基镓，在步骤(4a)所述的GaN：C故意碳掺杂层上生长5-500nm的非故意掺杂GaN缓冲层；

5)在步骤(4)的基础上，衬底片温度降低到1010-1060℃，压力40-60mbar，通入氨气、氢气、三甲基镓和三甲基铝，生长AlGaN势垒层。

8.根据权利要求7所述具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构的制备方法，其特征在于，步骤(2)通入氨气、氢气和三甲基镓的流量分别是4-6升/分钟、18-25升/分钟和20-40cc；步骤(3)通入氨气、氢气和三甲基镓的流量分别是15-25升/分钟、18-25升/分钟和100-150cc；步骤(5)通入氨气、氢气、三甲基镓和三甲基铝，流量分别是5-15升/分钟、18-25升/分钟、10-20cc和20-25cc。

9.根据权利要求7所述具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构的制备方法，其特征在于，步骤(4a)通入氨气、氢气和三甲基镓的流量分别是5-15升/分钟、18-25升/分钟和100-150cc；步骤(4b)通入氨气、氢气和三甲基镓的流量分别是20-35升/分钟、18-25升/分钟和100-150cc。

10.根据权利要求7所述具有调制碳掺杂氮化镓高阻层的HEMT结构的制备方法，其特征在于,在步骤(5)的基础上，衬底片温度降低到1010-1060℃，压力40-60mbar，通入氨气、氢气和三甲基镓，流量分别是5-15升/分钟、18-25升/分钟、10-20cc，生长0-5nm GaN帽层。