高阻III族氮化物半导体外延结构及其制备方法与流程

技术特征：

1.一种高阻III族氮化半导体外延结构，包括：

衬底(1)；以及

高阻III族氮化物外延层(4)，生长于衬底上；

其中，所述高阻III族氮化物外延层(4)中同时掺杂了Mg与C两种元素。

2.根据权利要求1所述的高阻III族氮化半导体外延结构，其中：

Mg元素的掺杂浓度为1×10¹⁷～1×10¹⁸cm^-3；

C元素的掺杂浓度为3×10¹⁷～5×10¹⁸cm^-3。

3.根据权利要求1任一项所述的高阻III族氮化半导体外延结构，其中，所述高阻III族氮化物外延层(4)的材料为GaN、AlGaN中的一种或两种的组合，所述高阻III族氮化物外延层(4)的厚度为500nm～20μm。

4.根据权利要求1所述的高阻III族氮化半导体外延结构，还包括：

成核层(2)，生长于所述衬底(1)上的；以及

应力缓冲层(3)，生长于成核层(2)；

其中，所述高阻III族氮化物外延层(4)生长在所述应力缓冲层(3)上。

5.根据权利要求4所述的高阻III族氮化半导体外延结构，其中，所述成核层(2)的材料为AlN、GaN和AlGaN中的一种或两种以上的组合；所述应力缓冲层(3)的材料为AlN、GaN和AlGaN中的一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求1～5任一项所述的高阻III族氮化半导体外延结构，其中，所述衬底(1)为硅衬底、蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氧化镓衬底或氮化镓衬底中的一种。

7.一种制备如权利要求1至6中任一项所述高阻III族氮化物外延结构的方法，包括：

步骤A：形成衬底(1)；

步骤D：在衬底(1)上生长高阻III族氮化物外延层(4)，其中，所述高阻III族氮化物外延层(4)同时掺杂Mg元素和C元素；

步骤E：高阻III族氮化物外延层(4)退火。

8.根据权利要求7所述的高阻III族氮化半导体外延结构的生长方法，步骤D中，所述高阻III族氮化物外延层(4)的生长方法为金属有机化学气相沉积方法，所述生长原料包括III族有机源和含有Mg元素的有机源，生长条件为压强5～300torr，温度850～1050℃；

其中，所述含有Mg元素的有机源中的Mg元素在生长结束后残留在高阻III族氮化物外延层(4)中形成Mg掺杂，同时，所述III族有机源有机源中的C元素在生长结束后也残留在高阻III族氮化物外延层(4)中形成C掺杂。

9.根据权利要求8所述的高阻III族氮化半导体外延结构的生长方法，步骤D中，所述生长原料还包括氨气，所述III族有机源与含有Mg元素的有机源的摩尔流量比为300～20000，氨气与所述III族有机源的摩尔流量比为800～5000。

10.根据权利要求7所述的高阻III族氮化半导体外延结构的生长方法，步骤E中，高阻III族氮化物外延层(4)的退火条件为氮气气氛、温度630～850℃，退火时间为3～30min。

11.根据权利要求8～10中任一项所述的高阻III族氮化半导体外延结构的生长方法，其中：

所述含有Mg元素的有机源为二茂镁；

所述III族有机源为三甲基镓和三甲基铝；

运送所述III族有机源的载气为氢气或氮气。

12.根据权利要求8～10中任一项所述的高阻III族氮化半导体外延结构的生长方法，其中，在步骤D之前步骤A之后还包括：

步骤B：采用金属有机化学气相沉积方法在衬底上生长成核层(2)；

步骤C：采用金属有机化学气相沉积方法在成核层(2)上生长应力缓冲层(3)；

其中，所述步骤D中，在应力缓冲层(3)上生长高阻III族氮化物外延层(4)。