[发明专利]一种氮化镓薄膜的外延结构及制备方法

权利要求书

1.一种氮化镓薄膜的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

提供一碳化硅衬底，并对所述碳化硅衬底进行退火处理；

在所述碳化硅衬底上生长铝涂层；

在所述铝涂层上生长氮化铝缓冲层；

在所述氮化铝缓冲层上生长三维氮化镓层；

在所述三维氮化镓层上生长AlGaN位错阻挡层；

在所述AlGaN位错阻挡层上生长二维氮化镓层；

在所述铝涂层上生长氮化铝缓冲层至少包括：

在第一生长阶段中，控制生长温度为1070～1110℃，生长压力为50～100mbar；

在第二生长阶段中，控制生长温度从所述第二生长阶段开始至所述第二生长阶段结束升高20～50℃，所述第二生长阶段开始的温度为所述第一生长阶段的生长温度，生长压力为50～100mbar；

在第三生长阶段中，控制生长温度为1100～1150℃，生长压力为50～100mbar；

在所述氮化铝缓冲层上生长三维氮化镓层，包括控制生长温度为940～990℃，压力为70～150mbar；通入镓源三甲基镓和氮源氨气，其中三甲基镓的流量为100～200sccm，氨气的流量为30000sccm，生长过程中Ⅴ/Ⅲ摩尔比大于1500；

在所述三维氮化镓层上生长AlGaN位错阻挡层包括：自所述AlGaN位错阻挡层生长开始至生长结束，控制生长温度升高40～70℃；通入三甲基镓、三甲基铝及氨气，其中三甲基镓的流量为100～200sccm，三甲基铝的流量为350～400sccm，氨气的合计流量为6500sccm，生长过程中Ⅴ/Ⅲ摩尔比为200～270。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述铝涂层上生长氮化铝缓冲层时，在第一生长阶段中，生长的氮化铝缓冲层的厚度为20～35纳米，在第二生长阶段中，生长的氮化铝缓冲层的厚度为20～35纳米，在第三生长阶段中，生长的氮化铝缓冲层的厚度为50～80纳米。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述氮化铝缓冲层上生长三维氮化镓层的生长速率为20～25纳米/分钟，厚度为250～350纳米。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述三维氮化镓层上生长AlGaN位错阻挡层的生长速率为10-15纳米/分钟，厚度为50～80纳米。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述AlGaN位错阻挡层上生长二维氮化镓层包括：控制生长温度为1030～1050℃，生长压力为80～150mbar；通入三甲基镓和氨气，其中三甲基镓的流量为220-260sccm，生长过程中Ⅴ/Ⅲ摩尔比为700～1200。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：在所述AlGaN位错阻挡层上生长二维氮化镓层的生长速率为32～40纳米/分钟，二维氮化镓层的厚度为1.5～2.0微米。

7.一种根据权利要求1～6任一所述的制备方法制备的外延结构，其特征在于，至少包括：碳化硅衬底；

铝涂层，位于所述碳化硅衬底上；

氮化铝缓冲层，位于所述铝涂层上；

三维氮化镓层，位于所述氮化铝缓冲层上；

AlGaN位错阻挡层，位于所述三维氮化镓层上；

二维氮化镓层，位于所述AlGaN位错阻挡层上。