結構，在所述第二漸變緩沖層中從靠近所述第一漸變緩沖層的到遠離所述第一漸變緩沖層的方向上，每層AlxGal-xN結構的X值分別為0.15,0.30,0.45,0.6,0.75,0.9，也就是在從靠近所述第一漸變緩沖層的到遠離所述第一漸變緩沖層的方向上所述第二漸變緩沖層依次包Al。.15Gaas5N、Al0.3Ga0.7N、Al0.45Ga0.55N、Al0.6Ga0.4N、Al0.75Ga0.3N、Ala9GaaiN 這六層結構，這種結構的第二漸變緩沖層在生長效率和降低應力方面都更具有優(yōu)勢。
[0042]在優(yōu)選的方式中，所述第三漸變緩沖層的結構與所述第一漸變緩沖層結構完全相同。
[0043]在更加優(yōu)選的方式中，所述第一漸變緩沖層、第二漸變緩沖層和第三漸變緩沖層的厚度分別為I ym-l.5 μπι。
[0044]如圖2所示，本實施例提供的硅基氮化鎵外延結構還可以包括在第三漸變緩沖層203-3上的氮化鎵緩沖層204，該氮化鎵緩沖層204的生長厚度為I μπι至2 μπι;在氮化鎵緩沖層204上的薄的氮化鋁隔離層205，該氮化鋁隔離層205的厚度為Inm-1Onm ;在該氮化鋁隔離層205上的鋁鎵氮器件層206，該鋁鎵氮器件層206可以是高電子迀移率晶體管(HEMT)器件層，該鋁鎵氮器件層206的厚度為20nm至40nm，并且該鋁鎵氮器件層206是外延的最頂層。
[0045]根據(jù)本實施例的硅基氮化鎵外延結構，對每一步的生長條件的精確控制，包括溫度、生長速率、成分、氣體動力以及特殊外延結構的改進，在硅襯底上通過金屬有機物化學氣相沉積的方法生長出符合半導體功率器件所要求的氮化鎵外延，并且降低在外延生長末期的最大壓應力，從而有效降低外延裂紋的產生，防止外延片彎曲度高；并且三層鋁鎵氮漸變緩沖層還能夠有效阻擋來自底部的位錯密度向表面?zhèn)鞑?，從而降低表面氮化鎵緩沖層的位錯密度，有效提高硅基氮化鎵外延結構的質量，有利于后續(xù)的應用該硅基氮化鎵外延結構的氮化鎵功率器件的加工以及氮化鎵功率器件整體性能的提高。
[0046]實施例二
[0047]本實施例描述硅基氮化鎵外延結構的制造方法。
[0048]本實施例提供的硅基氮化鎵外延結構的制造方法包括以下步驟:首先提供硅襯底，對所述硅襯底201的(111)晶面進行氮化處理，所述氮化處理是在金屬有機物化學氣相沉積的反應爐中，在900-1100°C的溫度和30-60Torr的壓力下進行的。
[0049]然后采用金屬有機物化學氣相沉積法在所述硅襯底的(111)晶面上，在1000-1200°C的溫度和30-60Torr的壓力下生長氮化鋁緩沖層202。
[0050]接著采用金屬有機物化學氣相沉積法在氮化鋁緩沖層上，在900-1100 0C的溫度和30-60Torr的壓力下生長所述第一緩沖層203-1，該第一漸變緩沖層為多層AlxGa1 XN(0.1 ^ X ^ 0.9)結構，在所述第一漸變緩沖層中從靠近所述氮化鋁緩沖層的到遠離所述氮化鋁緩沖層的方向上，每層AlxGal-xN結構的X值逐漸減小，例如多層AlxGa1 XN結構可以包括在氮化鋁緩沖層202上從下至上采用金屬有機物化學氣相沉積依次外延生長Al0.9Ga0.^ Al0.8Ga02N, Al0.,Ga03N……，在采用金屬有機物化學氣相沉積工藝依次外延上述結構時，可以通過精確地控制鋁源的供應量也精確地控制X的值，可以使得X值逐漸減小，也就是AlGaN結構中Al的含量逐漸減小，并且可以精確控制Al含量減小的幅度。
[0051]在該第一漸變緩沖層203-1上采用金屬有機物化學氣相沉積法，在900-1100°C的溫度和30-60Torr的壓力下生長第二漸變緩沖層203-2，該第二漸變緩沖層203-2也為多層AlxGa1 XN(0.1 ^ 0.9)結構，但是第二漸變緩沖層203-2與第一漸變緩沖層203-1不同的是在多層AlxGa1 ΧΝ(0.Ι^Χ^ΞΟ.9)結構中，從靠近所述第一漸變緩沖層的到遠離所述第一漸變緩沖層的方向上，每層AlxGa1 ΧΝ結構的X值逐漸增大；例如多層AlxGa1 ΧΝ結構可以包括在第一漸變緩沖層203-1上從下至上采用金屬有機物化學氣相沉積依次外延生長Al0.!Ga0.9Ν、Al。.2Ga08N, Al。.3Ga07N……，在采用金屬有機物化學氣相沉積工藝依次外延上述結構時，可以通過精確地控制鋁源的供應量也精確地控制X的值，可以使得X值逐漸增大，也就是AlGaN結構中Al的含量逐漸增大，并且可以精確控制Al含量增大的幅度。
[0052]在該第二漸變緩沖層203-2上采用金屬有機物化學氣相沉積法，在900-1100°C的溫度和30-60Torr的壓力下生長第三漸變緩沖層203-3，第三漸變緩沖層203-3也為多層AlxGa1 ΧΝ(0.Ι^Χ^Ξ 0.9)結構，但是第三漸變緩沖層203-3與第一漸變緩沖層203-1中X值也就是鋁含量的變化趨勢一致，在所述第三漸變緩沖層中從靠近所述第二漸變緩沖層的到遠離所述第二漸變緩沖層的方向上，每層AlxGa1 ΧΝ結構的X值逐漸減??；例如多層AlxGa1 ΧΝ結構可以包括在第二漸變緩沖層203-2上從下至上采用金屬有機物化學氣相沉積依次外延生長Ala9Gaa ^ Al0.8Ga02N, Al0.,Ga03N……，在采用金屬有機物化學氣相沉積工藝依次外延上述結構時，可以通過精確地控制鋁源的供應量也精確地控制X的值，可以使得X值逐漸減小，也就是AlGaN結構中Al的含量逐漸減小，并且可以精確控制Al含量減小的幅度。
[0053]通過對金屬有機物化學氣相沉積工藝中每一步的生長條件的精確控制，包括溫度、生長速率、成分、氣體動力的優(yōu)化，來精確控制第一緩沖層、第二緩沖層和第三緩沖層中Al含量也就是X值的變化，生長出符合半導體功率器件所要求的氮化鎵外延。本實施例的硅基氮化鎵外延結構制造方法是制造出三個多層鋁鎵氮漸變緩沖層的特殊結構，尤其是第二個鋁鎵氮漸變緩沖層(也就是第二漸變緩沖層203-2)中鋁含量的變化趨勢跟前后兩層鋁鎵氮漸變緩沖層(也就是第一漸變緩沖層203-1、第三漸變緩沖層203-3)中的鋁含量的變化趨勢相反。通過相反結構的拉應力來抵消外延生長中的壓應力，在保持外延薄膜的總體厚度一樣的情況下，這樣可以有效降低在外延生長末期的最大壓應力，從而有效降低外延裂紋的產生，防止外延片彎曲度高；并且三層鋁鎵氮漸變緩沖層還能夠有效阻擋來自底部的位錯密度向表面?zhèn)鞑?，從而降低表面氮化鎵緩沖層的位錯密度，有效提高氮化鎵外延質量。
[0054]在優(yōu)選的方式中，所述在所述第一漸變緩沖層中從靠近所述氮化鋁緩沖層的到遠離所述氮化鋁緩沖層的方向上，每層AlxGa1 XN結構的X值分別為0.9、0.75、0.6、0.45、0.3、
0.15。
[0055]在優(yōu)選的方式中，所述第二漸變緩沖層包括六層AlxGa1 XN結構，在所述第一漸變緩沖層中從靠近所述氮化鋁緩沖層的到遠離所述氮化鋁緩沖層的方向上，每層AlxGa1少結構的X值分別為0.15、0.30、0.45、0.6、0.75、0.9。在更加優(yōu)選的方式中，所述第一漸變緩沖層的結構與所述第三漸變緩沖層結構完全相同。
[0056]在更加優(yōu)選的方式中，所述第一漸變緩沖層、第二漸變緩沖層和第三漸變緩沖層的厚度分別為I ym-l.5 μπι。
[005