[发明专利]一种硅基氮化镓外延结构及其制作方法

权利要求书

1.一种硅基氮化镓外延结构，其特征在于，包括硅衬底，依次设于硅衬底上的Al层、含氮缓冲层、剥离层、N-GaN层、有源层和P-GaN层；

所述含氮缓冲层包括AlN层、Al_y1Ga_1-y1N层和GaN层，所述AlN层设置在Al层和Al_y1Ga_1-y1N层之间，所述GaN层设置在Al_y1Ga_1-y1N层和剥离层之间；

所述剥离层由SiO₂、SiNx、Al₂O₃、AlN中的一种或几种制成。

2.如权利要求1所述的硅基氮化镓外延结构，其特征在于，所述剥离层设有若干个孔洞，所述孔洞贯穿所述剥离层，设置在剥离层上的N-GaN层填充在孔洞内。

3.如权利要求2所述的硅基氮化镓外延结构，其特征在于，所述剥离层的厚度为10～300nm。

4.如权利要求2所述的硅基氮化镓外延结构，其特征在于，所述孔洞的形状为漏斗形，所述孔洞的顶端开口的宽度为a，底端开口的宽度为b，其中，

b＝(0.4～0.6)*a。

5.如权利要求3所述的硅基氮化镓外延结构，其特征在于，a＝6～50μm。

6.如权利要求2所述的硅基氮化镓外延结构，其特征在于，孔洞与孔洞之间的距离为c，c＝5～20μm。

7.如权利要求1所述的硅基氮化镓外延结构，其特征在于，所述Al层的厚度为一层Al原子的厚度；

所述AlN层的厚度为100～500nm，Al_y1Ga_1-y1N层的厚度为200～300nm，GaN层的厚度为1～2μm。

8.一种如权利要求1～7所述的硅基氮化镓外延结构的制作方法，其特征在于，包括：

在衬底上形成Al层；

在Al层上形成含氮缓冲层，所述含氮缓冲层包括依次形的AlN层、Al_y1Ga_1-y1N层和GaN层；

在GaN层上形成剥离层，所述剥离层由SiO₂、SiNx、Al₂O₃、AlN中的一种或几种制成；

在剥离层上形成外延层。

9.如权利要求8所述的硅基氮化镓外延结构的制作方法，其特征在于，所述Al层和含氮缓冲层的制作方法包括：

维持MOCVD反应腔温度为1000～1100℃，压力为50～200torr，在氢气气氛中处理硅衬底1～5分钟；

维持反应腔温度为1100～1100℃，压力为50～200torr，在MOCVD反应腔中通入三甲基铝，在硅衬底上形成Al层；

维持反应腔温度为960～1060℃，压力为50～200torr，在MOCVD设备中通入NH₃和TMA，在Al层上形成AlN层；

维持反应腔温度为960～1060℃，压力为50～200torr，在MOCVD反应腔中通入NH₃、TMA和三甲基镓(TMGa)，在AlN层上形成Al_y1Ga_1-y1N层；

维持反应腔温度为1000～1100℃，压力为100～300torr，通入气体NH₃和TMGa，在Al_y1Ga_1-y1N层上形成GaN层。

10.如权利要求8所述的硅基氮化镓外延结构的制作方法，其特征在于，所述剥离层的制作方法包括：

维持反应腔温度为200～300℃，压力为450～550torr，在PECVD设备中通入SiH₄和N₂O，在GaN层上形成剥离层；或者，

维持反应腔温度为200～300℃，压力为450～550torr，在PECVD设备中通入SiNx、SiH₄和N₂O，在GaN层上形成剥离层；或者，

维持反应腔温度为200～300℃，压力为450～550torr，在PECVD设备中通入Al₂O₃、TEMA和N₂O，在GaN层上形成剥离层。