[发明专利]一种低缺陷密度硅基氮化镓半导体外延片及其制作方法

权利要求书

1.一种低缺陷密度硅基氮化镓半导体外延片，其特征在于，包括：

硅衬底，以及在所述衬底上依次层叠的复合缺陷过滤层和氮化物功能层；

所述复合缺陷过滤层包括依次层叠的第一缺陷过滤层、第二缺陷过滤层以及第三缺陷过滤层；

所述第一缺陷过滤层、所述第二缺陷过滤层及所述第三缺陷过滤层生长过程中的生长压力逐次增加，通入氢气流量及均值生长温度均逐次减小；

所述第一缺陷过滤层包括M层生长温度逐层增加，V/III比逐层减少的AlN层；所述第二缺陷过滤层包括N层Al组分逐层减少，V/III比逐层增加的Al_aGa_1-aN层，其中a取值范围为：0.05≤a≤0.8；所述第三缺陷过滤层包括L层生长压力逐层增加的GaN层；所述V/III比为通入的V族源与III族源的摩尔流量比。

2.根据权利要求1所述的低缺陷密度硅基氮化镓半导体外延片，其特征在于，

所述第一缺陷过滤层中AlN层的层数M取值范围为：2≤M≤5；

所述第二缺陷过滤层中Al_aGa_1-aN层的层数N取值范围为：2≤N≤5；

所述第三缺陷过滤层中GaN层的层数L取值范围为：2≤L≤5。

3.根据权利要求1所述的低缺陷密度硅基氮化镓半导体外延片，其特征在于，所述第一缺陷过滤层生长过程中的生长温度为1060-1500℃，V/III比为60-300，通入的氢气流量大于等于200 sccm，生长压力为50-70 torr；

所述第二缺陷过滤层生长过程中的生长温度为1060-1500℃，V/III比为100-500，通入的氢气流量小于等于150 sccm，生长压力为75-95 torr；

所述第三缺陷过滤层生长过程中的生长温度为1080-1100℃，V/III比为150-500，通入的氢气流量小于等于100 sccm，生长压力为100-150 torr。

4.根据权利要求1所述的低缺陷密度硅基氮化镓半导体外延片，其特征在于，

所述第一缺陷过滤层的厚度小于等于1 μm，每层AlN层的厚度小于等于0.5 μm；

所述第二缺陷过滤层的厚度小于等于2 μm，每层Al_aGa_1-aN层的厚度小于等于0.5 μm；

所述第三缺陷过滤层的厚度小于等于2μm，每层GaN层的厚度小于等于0.5 μm。

5.根据权利要求1所述的低缺陷密度硅基氮化镓半导体外延片，其特征在于，所述氮化物功能层为实现发光二极管、高电子迁移率晶体管、半导体激光器、光电探测器中的任意一种结构。

6.根据权利要求5所述的低缺陷密度硅基氮化镓半导体外延片，其特征在于，所述氮化物功能层包括依次层叠的非掺杂GaN层、N型GaN层、多量子阱层和P型GaN层。

7.根据权利要求5所述的低缺陷密度硅基氮化镓半导体外延片，其特征在于，所述氮化物功能层包括依次层叠的高阻层、GaN沟道层、AlGaN势垒层和GaN帽层。

8.一种低缺陷密度硅基氮化镓半导体外延片制作方法，其特征在于，所述方法包括：

提供一硅衬底；

在所述硅衬底上沉积复合缺陷过滤层，所述复合缺陷过滤层由生长压力逐次增加、通入氢气流量及均值生长温度均逐次减小的第一缺陷过滤层、第二缺陷过滤层及第三缺陷过滤层依次层叠生长制得，所述第一缺陷过滤层由M层生长温度逐层增加，V/III比逐层减少的AlN层依次层叠生长制得，所述第二缺陷过滤层由N层Al组分逐层减少，V/III比逐层增加的Al_aGa_1-aN层依次层叠生长制得，其中a取值范围为：0.05≤a≤0.8，所述第三缺陷过滤层由L层生长压力逐层增加的GaN层依次层叠生长制得，所述V/III比为通入的V族源与III族源的摩尔流量比；

在所述复合缺陷过滤层上沉积氮化物功能层。