[发明专利]一种高耐压氮化物半导体外延结构及其生长方法

权利要求书

1.一种高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于，包括由下至上依次包括衬底、成核层、杂质过滤层，复合氮化物外延缓冲层，电子阻挡层，非掺杂氮化镓沟道层和异质结势垒层。

2.根据权利要求1所述的一种高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于：所述的衬底为Si衬底、碳化硅、蓝宝石衬底中的任一种。

3.根据权利要求1所述的一种高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于：所述的成核层为AlN、AlGaN、AlInGaN、GaN的任一种或组合；成核层厚度为1nm~500m。

4.根据权利要求1所述的一种高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于：所述的杂质过滤层为AlGaN；厚度为1nm~500m；所述杂质过滤层中的铝组分均匀分布，或随着厚度的变化而变化，或是形成多层结构或者超晶格结构。

5.根据权利要求1所述的一种高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于：所述的复合氮化物外延缓冲层包括一层高阻富铝氮化物应力缓冲层和该层高阻富铝氮化物应力缓冲层上面的一层高阻顶层氮化镓缓冲层。

6.根据权利要求5所述的一种高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于：所述高阻富铝氮化物应力缓冲层为AlN、AlGaN、GaN的任一种或组合；应力缓冲层厚度为100nm~10μm；所述高阻富铝氮化物应力缓冲层中的铝组分均匀分布，或随着厚度的变化而变化，或是形成多层结构或者超晶格结构；所述高阻富铝氮化物应力缓冲层掺杂Mg、Be、C、Fe或Zn。

7.根据权利要求6所述的一种高耐压氮化物半导体外延结构，其特征在于：所述的高阻顶层氮化镓缓冲层厚度为100nm~10μm；所述高阻顶层氮化镓缓冲层掺杂Mg、Be、C、Fe或Zn；

所述电子阻挡层为AlGaN、InGaN、InAlGaN的任一种或组合；厚度为1nm~500m；所述电子阻挡层中的铝/铟组分均匀分布，或随着厚度的变化而变化，或是形成多层结构或者超晶格结构；

所述非掺杂氮化镓沟道层厚度为5~200nm；

所述异质结势垒层为AlGaN、AlInN、AlInGaN、AlN材料中的一种或任意几种组合，该异质结势垒层为非掺杂层或n型掺杂层，异质结势垒层的厚度10~30 nm。

8.根据权利要求1至7任一所述的一种高耐压氮化物半导体外延结构的生长方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在衬底上生长成核层；

S 2、在成核层上生长一层杂质过滤层；厚度为1~500nm；

S 3、在杂质过滤层上生长一层高阻富铝氮化物应力缓冲层；

S 4、在高阻富铝氮化物应力缓冲层上生长一层高阻顶层氮化镓缓冲层；

S 5、在高阻顶层氮化镓缓冲层上生长一层高阻氮化物外延层；

S 6、在高阻氮化物外延层上生长一层电子阻挡层；

S 7、在电子阻挡层上生长一层非掺杂氮化镓沟道层；

S 8、在非掺杂氮化镓沟道层上生长一层异质结势垒层。

9.根据权利要求8所述的高耐压氮化物半导体外延结构的生长方法，其特征在于：所述成核层、杂质过滤层、高阻富铝氮化物应力缓冲层、高阻顶层氮化镓缓冲层、非掺杂氮化镓沟道层和异质结势垒层的生长方法包括是金属有机化学气相沉积法或分子束外延法；

所述杂质过滤层为AlGaN；厚度为1nm~500m；所述杂质过滤层中的铝组分均匀分布，或随着厚度的变化而变化，或是形成多层结构或者超晶格结构。

10.根据权利要求9所述的高耐压氮化物半导体外延结构的生长方法，其特征在于：所述高阻富铝氮化物应力缓冲层为AlN、AlGaN、GaN的任一种或组合；应力缓冲层厚度为100nm~10μm；所述高阻富铝氮化物应力缓冲层中的铝组分均匀分布，或随着厚度的变化而变化，或是形成多层结构或者超晶格结构；所述高阻富铝氮化物应力缓冲层掺杂Mg、Be、C、Fe或Zn；

所述高阻顶层氮化镓缓冲层厚度为100nm~10μm；所述高阻顶层氮化镓缓冲层掺杂Mg、Be、C、Fe或Zn；

所述电子阻挡层为AlGaN、InGaN、InAlGaN的任一种或组合；厚度为1nm~500m；所述电子阻挡层中的铝/铟组分均匀分布，或随着厚度的变化而变化，或是形成多层结构或者超晶格结构。