整个间层结构IXlOisCm3的P型掺杂浓度已经足以避免形成寄生的2DEG通道。
[0021]通过使用所述的三层结构的间层结构，及特别是在组成上渐次变化的第一第III族氮化物间层，在第一第III族氮化物间层中5X 118Cm 3或IX 10 18cm 3的p型掺杂浓度足以补偿在各个层中非期望的寄生的氧浓度。
[0022]在另一个实施方案中，具有更大带隙的第III族氮化物间层材料额外具有比第一或第二第III族氮化物层或者比第一和第二第III族氮化物层两者更高的氧浓度。
[0023]该第一第III族氮化物间层优选是由具有随着相对于基底的距离增大而增大的Al摩尔分数的AlGaN制成的。Al摩尔分数随着距离增大而增大，改善了缓冲层结构的应力管理，并且允许在间层结构中使用较低的P型掺杂剂浓度。
[0024]第二第III族氮化物间层或第三第III族氮化物间层或第二与第三第III族氮化物间层的组成渐变是本发明的另一个实施方案的一部分。这些层的渐变在避免由于在一方面第一第III族氮化物间层与另一方面第一和第二第III族氮化物层之间的晶格错配导致的额外的应力方面是特别有利的。
[0025]在本发明的另一个实施方案中，第二和第三第III族氮化物间层中的P型掺杂剂的浓度高于第一第III族氮化物间层中。
[0026]作为P型掺杂剂优选为碳或镁或碳与镁的组合。
[0027]在优选的实施方案中，贯穿整个缓冲层结构不存在故意的Fe掺杂。这例如表现为小于4 X 116Cm 3的Fe浓度。然而，在某些实施方案中，在缓冲层结构中也包含铁仍然可以是有用的。由于存在根据本发明的P型掺杂剂，引入缓冲层结构中的铁的浓度明显低于现有技术的缓冲层结构。
[0028]在本发明的一个优选的实施方案中，该缓冲层结构包括至少两个应力管理层序列，其中第二应力管理层序列位于相对于基底比第一应力管理层序列更大距离处并且具有第二间层结构。通过额外的间层结构，可以改善异质基底上缓冲层结构的应力管理及提高后序的有源层的品质。
[0029]这可以通过使用第二间层结构进一步改善，其与第一间层结构的区别在于以下的至少一种:间层结构的至少一个间层的层厚度、间层结构的至少一个间层中的P型掺杂剂浓度、间层结构的至少一个间层的材料组成以及间层结构中的间层的数量。
[0030]另一个优选的实施方案包括在缓冲层结构上面沉积的额外的第III族氮化物层，该额外的层具有渐变的P型掺杂剂浓度，其中该P型掺杂剂浓度在该额外的层与缓冲层相邻的第一区段中高于该额外的层进一步远离缓冲层的第二区段。该缓冲层结构优选在异质基底上生长，如硅、绝缘体上硅、碳化硅基底、金刚石或Ga2O3基底。
[0031]在优选的实施方案中，配置该应力管理层序列，以在生长期间将压缩应力引入缓冲层结构中，其完全或至少部分地补偿了在生长之后在缓冲层结构由生长温度冷却至室温期间产生的拉伸应力。
[0032]具有比第一和第二第III族氮化物层的材料更大的带隙的第III族氮化物间层材料优选为二元、三元或四元的第一第III族氮化物材料，其具有比形成第一和第二第III族氮化物层的第二第III族氮化物材料更高的铝含量。AlN、AlGaN、AlInGaN或AlInN是有利的形成第III族氮化物间层材料的材料。在某些实施方案中，由第III族氮化物间层材料制成的层是低温层，换而言之，是在比相邻的第一和第二第III族氮化物层更低的温度下生长的。在间层结构以及第一和第二第III族氮化物层中采用相似的生长温度，也可以应用于某些实施方案中。
[0033]为了进一步改善应力管理和电阻率，本发明的一个实施方案还包括在异质基底与应力管理层序列之间沉积的缓冲层叠物，该缓冲层叠物包括
[0034]a)在组成上渐次变化的AlGaN缓冲层，其具有随着相对于异质基底的距离增大而增大的Ga分数，或者
[0035]b)通过两种第III族氮化物层交替层叠而形成的超晶格，
[0036]其中该缓冲层叠物具有至少I X 118Cm 3的p型掺杂剂浓度。
[0037]关于进一步改善的应力管理连同在整个缓冲层结构中的高电阻率，本发明的一个优选的实施方案在缓冲层叠物和基底之间包括形核层，其中该形核层具有至少I X 118Cm 3的P型掺杂剂浓度。
[0038]在另一个实施方案中，本发明涉及在异质基底上的第III族氮化物器件，特别是晶体管、FET、常开或常关的(MIS) HEMT、肖特基二极管、PIN结构，其包括根据本发明的第一方面或其实施方案之一的外延第III族氮化物缓冲层结构。根据本发明的缓冲层结构还有利地用于光电器件，如LEDs或激光二极管。通过包括本发明的缓冲层结构，大幅改善了器件性能。
[0039]该第III族氮化物器件优选包括仅非故意地掺杂的沟道有源第III族氮化物层，这意味着不大于I X 117Cm 3、优选小于4X 116Cm 3的P型掺杂剂浓度。有源层中这一低的P型掺杂剂浓度能够实现第III族氮化物器件的高度有效的性能，而在有源第III族氮化物层中要求高导电性。
[0040]在另一个实施方案中，第III族氮化物器件是HEMT。在此，该有源层形成沟道层。该HEMT还在有源层上包括势皇层。因此可以在沟道层与势皇层之间的界面处形成2DEG。可以在沟道层与有源层之间使用薄的中间层，如现有技术中已知的。HEMT优选进一步包括在势皇层上的盖层。该盖层可以包含一种或多种P型掺杂剂。碳或镁在此可以用作P型掺杂剂，或者也可以用作P型掺杂剂之一。
[0041]在第二方面中，本发明涉及在异质基底上制造P型掺杂的第III族氮化物缓冲层结构的方法，该方法包括:
[0042]-在异质基底上制造外延第III族氮化物缓冲层结构，其中制造该缓冲层结构以包括应力管理层序列，该应力管理层序列包括位于第一和第二第III族氮化物层之间及与其相邻的间层结构，其中该间层结构包括具有比第一和第二第III族氮化物层的材料更大的带隙的第III族氮化物间层材料，及其中制造该应力管理层序列以具有由至少I X 118Cm 3开始在由该间层结构至第一和第二第III族氮化物层的过渡中降低至少2倍的P型掺杂剂浓度分布。
[0043]优选采用金属有机气相外延(MOVPE)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)作为沉积方法。
[0044]在该方法的一个优选的实施方案中，在比生长第一第III族氮化物层和第二第III族氮化物层的温度更低的温度下沉积由具有比第一和第二第III族氮化物层的材料更大的带隙的第III族氮化物间层材料制成的层。通过该温度管理、生长速率和V/III比例，可以在第III族氮化物间层材料中及在第一或第二第III族氮化物层中的P型掺杂剂浓度之间实现大的不同。同时，这对于层序列的应力管理功能是有利的。
[0045]在该方法的一个优选的实施方案中，在沉积应力管理层序列之前，在基底上通过气相沉积技术使用不含氢的载气、优选队在800和1030°C之间的温度下沉积AlN形核层，然后在沉积应力管理层序列之前通过使用四乙基镓和三甲基铝作为前体在800和1030°C之间的温度下沉积缓冲层叠物，其中该缓冲层叠物包括
[0046]a)在组成上渐次变化的AlGaN缓冲层，其具有随着相对于异质基底的距离增大而增大的Ga分数，或者
[0047]b)通过两种第III族氮化物层交替层叠而形成的超晶格。
[0048]在AlN形核层和缓冲层叠物生长期间的低温对于引入大于I X 117Cm 3的碳浓度是有利的，并且实现更佳的晶体品质。
[0049]为了控制缓冲层结构的不同层中的P型掺杂剂浓度，可以控制和调节除生长温度以外的若干生长参数。在其他方面相同的生长条件下，增大在层的制备中使用的氮源的流量会导致该层中P型掺杂剂浓度下降。通过更大的镓前体流量实现相反的效果。在层的生长期间更大的V/III比例也会导致该层中更低的P型掺杂剂浓度。通过反应器中更高的环境压力及通过降低层的生长速率，实现相似的效果。额外的控制和调节P型掺杂剂浓度的措施是使用特定的C前体，如CBr4、CC14。
【附图说明】
[0050]下面依照附图阐述本发明的其他实施方案，其中:
[0051]图1所示为根据本发明的第一方面的缓冲层结构的一个实施方案；
[0052]图2所示为根据本发明的第一方面的缓冲层结构的另一个实施方案；
[0053]图3所示为根据本发明的第III族氮化物器件的一个实施方案；
[0054]图4a)所示为基于根据本发明的缓冲层结构的晶体管的部分的浓度图；
[0055]图4b)所示为图4a)的晶体管的电流电压特性；
[0056]图5所示为根据本发明的第一方面的缓冲层结构的另一个实施方案；
[0057]图6所示为图5的结构的改变方案I的铝含量分布(a))、空穴浓度分布(b))和OV时的带隙分布(C));
[0058]图7所示为图5的结构的改变方案2的铝含量分布(a))、空穴浓度分布(b))和OV时的带隙分布(C));
[0059]图8所示为图5的结构的改变方案3的铝含量分布(a))、空穴浓度分布(b))和300V时的带隙分布(C))。
【具体实施方式】
[0060]图1所示为根据本发明的第一方面的缓冲层结构100的一个实施方案。在本实施方案中由硅或碳化硅制成的基底110上，可以生长中间层。该中间层在图1中没有详细地显示出，而是仅表示为基底110上方的空间。可以包括子层结构的该中间层用于实现形核和初始的晶格匹配。然而，在某些实施方案中，可以省略掉中间层，直接在基底上生长缓冲层结构。下面进一步描述缓冲层叠物形式的中间层的例子。
[0061]该缓冲层结构100包括应力管理层序列S。该应力管理层序列是由三个第III族氮化物层120至140形成的，其中单一间层130夹在第一第III族氮化物层120和第二第III族氮化物层140之间。
[0062]在该应力管理层序列S中，首先沉