一种金刚石基氮化物半导体器件及其制备方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种金刚石基氮化物半导体器件及其制备方法。


背景技术：

2.现代人类社会严重依赖电力作为能源。随着能源消耗总量和能源来源的不断增加，高效的电能转换至关重要。随着硅技术的发展，电源管理的效率和成本都在稳步提高。
3.然而，由于硅基功率晶体管的功率转换效率已达到理论极限，其创新速度明显放缓。gan作为功率电子和射频电子的新兴候选者，在宽禁带、高电子迁移率和高温稳定性等方面具有无可比拟的优势，具有优越的大功率处理能力。尽管基于氮化镓的功率和射频(rf)晶体管的研究应用还处于初级阶段，但与基于硅器件的功率管理相比，氮化镓基器件的功率管理能够用更小的面积来减少能量转换损耗。
4.然而迄今为止，基于硅功率晶体管的功率转换仍是主导技术，而基于gan的功率电子产品由于高成本的衬底和在高工作电压下的热管理问题，除了小范围应用之外还不具备较好的竞争力。
5.目前商用的蓝宝石、si和sic等gan器件衬底材料具有较低的热导率(40～400w
·m－1
·k－1
)，散热问题严重限制了gan器件的性能。与此同时，传统的氮化镓外延层生长中，为了防止由于冷却后外延层大的拉应力所导致的晶片开裂和翘曲以及减少穿透位错密度,通过在蓝宝石衬底或者硅衬底和氮化镓外延层中间引入缓冲层aln、algan、sic、alas、zno、al2o3等，加大氮化镓外延层生长的成功率，但同样存在散热不佳的问题。
6.为了提高氮化镓基功率器件的热管理能力，采用热导率更高(800～2000w
·m－1
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)的金刚石材料做衬底已逐渐成为目前研究的热点。
7.近年来，金刚石基gan hemt器件在衬底材料生长、金刚石与gan器件集成技术以及gan外延技术等方面均取得较大进展，金刚石基gan功率器件性能不断提升，2013年，d.c.dumka等人报道了器件在10ghz、40v偏置电压下的输出功率密度达到7.9w
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mm
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，功率附加效率(pae)超过46％，功率增益超过11db。2015年，p.c.chao等人报道了在10ghz工作频率下，器件最高功率密度可达11w
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，相应的pae为51％。
8.由此，金刚石基氮化镓器件在高功率应用中非常具有吸引力，例如商业基站、军事雷达、卫星通信、气象雷达等。这些高功率解决方案均需要利用金刚石的高热导率来得到优异的冷却效果。但是在金刚石上直接生长氮化镓很有挑战性，因为第三主族氮化物半导体的生长通常需要晶格和热膨胀系数(cte)与之相匹配的衬底。
9.化学气相沉积生长的金刚石通常是多晶的，所以不易在其上生长单晶的第三主族氮化物薄膜，氮化镓具有纤锌矿晶体结构，金刚石具有立方相结构，因此氮化镓和多晶金刚石之间存在晶格失配，金刚石和氮化镓之间的晶格失配约为11％。即使是对于单晶金刚石，生长氮化镓最大的挑战仍然是晶格失配和cte失配。氮化镓比金刚石具有更高的cte，而cte失配会在生长完成后冷却期间在氮化镓外延层中引起很大的拉伸应变，造成裂纹，从而阻
碍二维电致发光器件的制造。
10.为了获得高质量的氮化镓外延层，除了中间层或缓冲层技术外，还有横向外延生长(elog)技术，该方法通过在衬底上引入具有不同形状的sio2或si3n4掩膜层，并促进gan材料的侧向外延生长。然而，通过这种方法，氮化镓外延层中可能出现埋藏的裂纹和空洞。
11.为此，如申请号为201911054671.5的《一种金刚石与氮化镓集成的方法》，于2020年2月25日公开了一种金刚石与氮化镓集成的方法，利用氮化铝水解形成氢氧化铝键合层将氮化镓外延层与金刚石衬底结合在一起，相比常规利用低热导率键合材料将氮化镓与金刚石衬底键合在一起来说，降低了键合工艺难度，减少了对氮化镓外延层损伤的风险，同时可提高金刚石对氮化镓半导体器件的散热效果。


技术实现要素：

12.为解决上述背景技术中提及的现有的蓝宝石、si和sic等gan器件衬底材料具有较低的热导率，而采用金刚石作为衬底时存在与氮化物半导体之间晶格失配的问题，
13.本发明提供一种金刚石基氮化物半导体器件的制备方法，所述方法包括：
14.提供金刚石衬底；
15.在所述金刚石衬底上形成氮化铝缓冲层；
16.在所述氮化铝缓冲层上形成氮化物半导体层叠结构；
17.形成所述氮化铝缓冲层采用高温射频磁控溅射沉积法，所述高温射频磁控溅射沉积法采用的沉积温度为800℃以上。
18.进一步地，所述沉积温度优选为800℃以上且1000℃以下。
19.进一步地，所述金刚石衬底用于形成所述氮化铝缓冲层的表面的均方根粗糙度在1nm以下，所述金刚石衬底采用以下步骤制备：
20.提供硅基片；
21.采用微波等离子体辅助化学气相沉积法，在所述硅基片上沉积金刚石薄膜；
22.对所述金刚石薄膜进行平整化处理。
23.进一步地，在所述制备方法中，沉积所述金刚石薄膜前，将所述硅基片置于金刚石粉末悬浮液中进行超声预处理。
24.进一步地，所述金刚石薄膜在沉积过程中采用的微波输出功率为3800w以上且4800w以下，所述金刚石薄膜在沉积过程中采用的压力为140torr以上且160torr以下，所述金刚石薄膜在沉积过程中采用的衬底温度为800℃以上且900℃以下，所述金刚石薄膜在沉积过程中采用的总气体流量为500sccm，所述金刚石薄膜在沉积过程中采用的甲烷浓度为3％以上且5％以下。
25.进一步地，所述氮化铝缓冲层沉积时靶材为铝靶材，所述氮化铝缓冲层沉积时通入的气体为n2和ar，所述n2占(n2 ar)的气体百分比为20％～100％。
26.进一步地，所述沉积温度为800℃以上且1000℃以下，所述氮化铝缓冲层在沉积过程中采用的溅射气压为3mtorr以上且6mtorr以下，所述氮化铝缓冲层在沉积过程中采用的射频功率为100w以上且500w以下。
27.进一步地，所述氮化物半导体层叠结构至少包括第一氮化物半导体层和组成与所述第一氮化物半导体层不同的第二氮化物半导体层；
28.在所述第一氮化物半导体层与所述第二氮化物半导体层的异质界面产生二维电子气。
29.进一步地，所述第一氮化物半导体层为氮化镓层，所述第二氮化物半导体层为氮化铝镓层。
30.本发明提供一种金刚石基氮化物半导体器件，包括：
31.金刚石衬底；
32.位于所述金刚石衬底上的氮化铝缓冲层；
33.位于所述氮化铝缓冲层上的氮化物半导体层叠结构；
34.形成所述氮化铝缓冲层采用高温射频磁控溅射沉积法，所述高温射频磁控溅射沉积法采用的沉积温度为800℃以上。
35.进一步地，所述沉积温度优选为800℃以上且1000℃以下。
36.进一步地，所述金刚石衬底的导热率在2000w
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以上，所述金刚石衬底用于形成所述氮化铝缓冲层的表面的均方根粗糙度在1nm以下，所述金刚石衬底的厚度为50μm以上且500μm以下。
37.进一步地，所述氮化铝缓冲层的表面粗糙度在0.8nm以上且2nm以下，所述氮化铝缓冲层的厚度为20nm以上且2um以下。
38.本发明提供的一种金刚石基氮化物半导体器件及其制备方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：
39.通过高温射频磁控溅射沉积氮化铝缓冲层于金刚石衬底上，使氮化物半导体层叠结构得以生长在可横向散热的具有氮化铝缓冲层的金刚石衬底上，从而大大提高氮化镓基电力电子功率转换效率，加速氮化镓基器件更多应用开发；
40.而本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构、方法来实现和获得。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1为本发明提供的一种金刚石基氮化物半导体器件的结构示意图；
43.图2为本发明提供的一种金刚石基氮化物半导体器件的制备方法步骤示意图；
44.图3为本发明提供的通过mpacvd方法生长的金刚石薄膜的示意图，(a)为宏观照片；(b)为xrd衍射图谱；(c)为raman光谱图；(d)为sem表面形貌图；
45.图4中(a)为通过mpacvd方法生长的金刚石膜sem表面形貌图；(b)为经过sf6(30sccm,10min,500w)蚀刻表面后的sem表面形貌图；(c)为抛光后的金刚石宏观照片；(d)为抛光后的原子力显微镜图像；
46.图5(a)为1000℃沉积温度下溅射氮化铝薄膜的氮化铝(002)峰的ωxrd扫描图像；
47.图5(b)为1000℃沉积温度下溅射氮化铝薄膜的原子力显微镜图像；
48.图6(a)为900℃沉积温度下溅射氮化铝薄膜的氮化铝(002)峰的ωxrd扫描图像；
49.图6(b)为900℃沉积温度下溅射氮化铝薄膜的原子力显微镜图像；
50.图7(a)为800℃沉积温度下溅射氮化铝薄膜的氮化铝(002)峰的ωxrd扫描图像；
51.图7(b)为800℃沉积温度下溅射氮化铝薄膜的原子力显微镜图像；
52.图8为本发明提供的另一金刚石基氮化物半导体器件的结构示意图；
53.图9为金刚石基氮化镓异质结构制造流程图；
54.图10中(a)为gan 2deg on sapphire的结构示意图；(b)为从最下方的曲线开始，栅极电压从-4.0v到3.0v分8步依次施加获得的不同栅压下algan/gan hemts的输出特性图；(c)为hemts在漏极电压为5v的转移曲线图。
55.附图标记：
56.10金刚石衬底
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20氮化铝缓冲层
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30氮化物半导体层叠结构
58.31第一氮化物半导体层
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32第二氮化物半导体层
57.具体实施方式
59.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
60.金刚石基氮化镓器件在高功率应用中非常具有吸引力，例如在商业基站、军事雷达、卫星通信、气象雷达等。这些高功率解决方案均需要利用金刚石的高热导率来得到优异的冷却效果。
61.但是在金刚石上直接生长氮化镓很有挑战性，因为第三主族氮化物半导体的生长通常需要晶格和热膨胀系数(cte)与之相匹配的衬底，而化学气相沉积生长的金刚石通常是多晶的，所以不易在其上生长单晶的第三主族氮化物薄膜；
62.例如：氮化镓具有纤锌矿晶体结构，金刚石具有立方相结构，因此氮化镓和多晶金刚石之间存在约为11％的晶格失配，即使是对于单晶金刚石，在其上生长氮化镓最大的挑战仍然是晶格失配和cte失配；
63.同时，氮化镓比金刚石具有更高的cte，而cte失配会在生长完成后冷却期间在氮化镓外延层中引起很大的拉伸应变，造成裂纹，从而阻碍二维电致发光器件等半导体器件的制造；
64.因此，氮化镓在金刚石衬底10上的生长需要缓冲层结构，即氮化铝等；而现有缓冲层结构的生长方式，广泛采用的是利用低热导率键合材料将氮化镓与金刚石衬底10进行键合，但该键合工艺难度高、生长厚的缓冲层时耗时且复杂等。
65.下文将详细论述本发明所提供的各实施例、对比例，然而，应了解，本发明提供的许多适用概念可实施在多种具体环境中，所论述的具体实施例仅仅是说明性的且并不限制本发明的范围。
66.为此，如图1所示，本发明提供了一种金刚石基氮化物半导体器件的实施例，包括：
67.金刚石衬底10；
68.位于所述金刚石衬底10上的氮化铝缓冲层20；
69.形成于所述氮化铝缓冲层20上的氮化物半导体层叠结构30；
70.形成所述氮化铝缓冲层20采用高温射频磁控溅射沉积法，所述高温射频磁控溅射沉积法采用的沉积温度为800℃以上；
71.优选地，所述沉积温度优选为800℃以上且1000℃以下，例如选用850℃、900℃、950℃、1000℃等等。
72.由于氮化镓和金刚石之间的材料参数不匹配，包括晶格常数和cte失配、氮化镓hemt结构与金刚石衬底10的集成很难实现高效散热，为了减轻晶格失配和cte失配，通过高温射频磁控溅射系统在金刚石衬底10上沉积氮化铝缓冲层20，然后在氮化铝缓冲层20上外延生长氮化物半导体层叠结构30；并对在金刚石衬底10上氮化铝缓冲层20的沉积温度进行优化，得到高质量的氮化物半导体器件。
73.如图2所示，本发明提供如上实施例中公开的氮化物半导体器件的制备方法，包括：
74.步骤(1)、提供金刚石衬底10，所述金刚石衬底10采用微波等离子体辅助化学气相沉积(mpacvd)技术在一硅基片上沉积获得高质量的金刚石薄膜，并对该薄膜进行平整化处理；
75.在本实施例中，进行沉积所述金刚石薄膜之前，将3毫米厚直径为2英寸的硅基片置于含直径为50μm的金刚石粉末悬浮液中进行超声波浴预处理30分钟，用以提高成核密度；
76.在其它实施例中，可以替换衬底的尺寸，也就是替换金刚石的尺寸，不限于是2英寸硅基片上形成的金刚石薄膜。
77.在硅基片预处理完成后，将硅基片依次放入丙酮和去离子水超声清洗5min，用n2气体吹干，最后，将处理过的硅放入钼台中以沉积金刚石薄膜；
78.采用微波等离子体辅助化学气相沉积(mpacvd)技术生长金刚石薄膜的参数为：在2.45ghz(6kw)的微波等离子体化学气相沉积系统中，以约8μm/小时的生长速率生长多晶金刚石薄膜，微波输出功率为4400瓦、压力为150torr、衬底温度为870℃、总气体流量为500sccm、高纯甲烷浓度为3％；
79.通过用x光衍射、拉曼光谱和扫描电子显微镜技术对沉积的所述金刚石薄膜的形貌和结晶度进行表征可知：
80.参见图3(a)中显示了在3毫米厚的硅衬底上获得的2英寸400μm厚的金刚石膜的照片；
81.参见图3(b)中显示了样品的xrd光谱，通过xrd图中所显示的(111)、(220)、(311)、(400)和(311)反射峰清楚地显示了多晶金刚石相，最强的峰在(111)取向；
82.参见图3(c)中显示了通过mpacvd生长的金刚石膜的拉曼光谱，从图中，可以明确在1333.48cm-1
处有一个尖锐而强烈的金刚石峰，没有非金刚石峰，也没有明显的sp2相碳杂质；
83.参见图3(d)显示了通过扫描电子显微镜(sem)测量的该金刚石膜样品的表面形貌。
84.采用上述微波等离子体辅助化学气相沉积(mpacvd)技术制备的金刚石薄膜，所述
金刚石薄膜的导热率在2000w
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以上，所述金刚石薄膜的平均晶粒尺寸为20μm，所述金刚石薄膜的厚度为402～413μm，厚度偏差在5％以内；
85.而在一些其他实施例中，所述金刚石薄膜的平均晶粒尺寸可以为20μm以上且80μm以下，所述金刚石薄膜的厚度可以为338μm以上且462μm以下；
86.进一步的，为了降低金刚石薄膜外延前的表面粗糙度，通过对沉积后获得的金刚石薄膜进行平整化处理以获得具有更为光滑表面的金刚石衬底10；
87.其中，所述平整化处理可以选自研磨、机械抛光和等离子体蚀刻中的一种或多种处理方式的结合；
88.在本实施例中，所述平整化处理在以下条件下进行：向样品施加1250g的压力，使用含有金刚石磨粒的水基金刚石浆料，磨粒尺寸为40μm并均匀悬浮在砂浆中，砂轮转速为40r/min；研磨后，样品在超声波浴中依次用丙酮和乙醇清洗；然后，应用等离子体反应离子刻蚀来进一步平滑金刚石表面，采用基于sf6气体的蚀刻工艺，压力、时间和等离子体功率保持为1.34pa、10min和500w，总气体流量保持恒定在30sccm。最后在树脂结合剂金刚石砂轮上进行机械抛光，得到光滑的金刚石表面。在抛光过程中保持旋转速度为1200r/min，压力为1500g，冷却水的流速保持在10ml/min。
89.而在另一优选实施例中，为了获得原子级的光滑表面，第一步使用金刚石砂浆，将通过mpacvd方法在硅上生长的2英寸金刚石薄膜样品(图4(a))置于铁盘上研磨，以制备平坦的金刚石薄膜表面，金刚石薄膜样品的研磨是在旋转铁盘上进行的，旋转铁盘的直径约300mm；金刚石样品贴附在金属压力块上，压力块放置在铁板上，通过施加一定的重量将研磨压力施加到样品上；
90.本实施例对金刚石薄膜样品进行研磨的参数为：向金刚石薄膜样品施加1250g的压力，使用含有金刚石磨粒的水基金刚石浆料、磨粒尺寸为10μm并均匀悬浮在砂浆中、砂轮转速为40r/min、研磨时间在12h内，并于研磨完成后，将金刚石薄膜样品在超声波浴中依次用丙酮和乙醇清洗；
91.然后，应用等离子体反应离子刻蚀来进一步平滑金刚石表面，在该优选实施例中，采用基于sf6和02的两步蚀刻工艺来获得光滑的金刚石薄膜表面，在基于sf6的方法中，压力、时间和等离子体功率保持为1.34pa、10min和500w、总气体流量保持恒定在30sccm；在基于o2的方法中，先进行2.5分钟o2的步骤，然后是0.5分钟o2/cf4等离子体，第一步使用50sccm o2气体和800瓦的固定等离子体功率，同时压力为2帕，为了提高o2等离子体蚀刻中的蚀刻速率，将第二气体cf4引入该工艺，第二步使用40sccm的o2和10sccm的cf4在1.6帕下进行，等离子体功率变为200w。
92.通过图4(b)显示的等离子体蚀刻后化学气相沉积金刚石表面的扫描电镜图像可以明显看出样品没有凹坑和晶界，可见进行平整化处理后的金刚石薄膜表面的光滑程度被进一步改善，且在整个表面上没有观察到明显的蚀刻坑和缺陷，进一步表明研磨过程没有对化学气相沉积金刚石表面造成损伤。
93.最后在树脂结合剂金刚石砂轮上进行机械抛光，得到光滑的金刚石衬底10表面，具体采用了嵌有金刚石磨粒的树脂砂轮，实验装置包括旋转台、压力块、样品架、冷却系统和修盘装置，使抛光轮放置在旋转台上，并于该机械抛光过程中，保持旋转速度为1200r/min，压力为1500g，冷却水的流速保持在10ml/min。
94.图4(c)则是完成机械抛光工艺后2英寸多晶金刚石的照片、图4(d)显示了化学气相沉积金刚石样品在机械抛光后的原子力显微镜图像。
95.在5μm
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5μm的面积上评估粗糙度，抛光表面的表面粗糙度值为0.278nm，并通过电子能谱(eds)信号证实化学气相沉积金刚石样品表面没有来自抛光盘上的元素污染。
96.经由上述平整化处理后获得的金刚石衬底10，所述金刚石衬底10的均方根粗糙度在1nm以下，所述金刚石衬底10的厚度为280μm以上且350μm以下。
97.在一些其他实施例中，所述平整化处理包括研磨、抛光，其中研磨过程对金刚石薄膜厚度的去除量优选为50μm以上且100μm以下，抛光过程对金刚石薄膜厚度的去除量优选为8μm以上且12μm以下；
98.其它实施例中，磨粒的种类、研磨盘的材质和尺寸以及蚀刻的工艺等可以根据相应金刚石薄膜的不同而进行相应调整；
99.本发明实施例可以根据不同的情形设定金刚石衬底10厚度要求，在金刚石薄膜生长完成后，选择相应的匹配研磨参数，使生长和研磨起到相互配合的作用，提高整体工艺效率并保证最终产品的质量，进而可在完成平整化处理后将硅基片去除。
100.步骤(2)、采用高温射频磁控溅射沉积，在经平整化处理后的所述金刚石衬底10上沉积氮化铝缓冲层20，所述高温射频磁控溅射沉积的温度为1000℃。
101.由于氮化镓和金刚石之间的材料参数不匹配，包括晶格常数和cte失配，氮化镓hemt结构与金刚石衬底10的集成很难实现高效散热，为了减轻晶格失配和cte失配，通过高温射频磁控溅射系统在金刚石衬底10上沉积氮化铝缓冲层20，然后在氮化铝缓冲层20上外延生长氮化物半导体层叠结构30；
102.在本实施例中，在1000℃下于所述金刚石衬底10表面上沉积氮化铝缓冲层20，沉积时，靶材为铝靶材，所述氮化铝缓冲层20沉积时通入的气体为n2和ar，所述n2和ar的气体体积比为1:1，且n2和ar的总气体量为20sccm，其中，铝离子和氮等离子体在5mtorr的工作压力下在衬底上形成氮化铝缓冲层20，温度设定为1000℃，射频功率为200w。
103.通过xps分析显示出较高的峰强度，证明氮化铝缓冲层20在金刚石衬底10上形成，通过对金刚石衬底10上氮化铝缓冲层20的2θ和ω测量的xrd分析发现获得了尖锐的氮化铝峰，在2θ扫描之后，进行xrd测量的ω扫描，以获得氮化铝峰的半峰全宽，可知形成了高度取向的晶体结构并根据原子力显微镜图像显示，由于溅射沉积过程中的原位高温条件，在没有退火的情况下获得了表面光滑的氮化铝缓冲层20。
104.可见，通过沉积温度在800℃以上，优选为800℃以上且1000℃以下的高温射频磁控溅射沉积获得的氮化铝缓冲层20改进了氮化铝缓冲层20的结晶度，以使其可以更好的生长氮化镓层。
105.采用上述高温射频磁控溅射沉积技术制备的氮化铝缓冲层20，所述氮化铝缓冲层20的所述氮化铝缓冲层20的表面粗糙度为0.8nm以上且2nm以下，所述氮化铝缓冲层20的厚度为100nm以上且250nm以下。
106.通过xrd测量的ω扫描，以获得aln(002)峰的半峰全宽(fwhm)，请参考图5(a)、5(b)所示的测试结果，其为在金刚石衬底上实现1000℃沉积温度沉积氮化铝缓冲层，并且获得的氮化铝缓冲层表面粗糙度在0.824～1.22nm。
107.请参考图6(a)、图6(b)所示实施例的测试结果，其为在金刚石衬底上实现900℃沉
积温度沉积氮化铝缓冲层，并且获得的氮化铝缓冲层表面粗糙度在0.93～1.27nm。
108.请参考图7(a)、图7(b)所示实施例的测试结果，其为在金刚石衬底上实现800℃沉积温度沉积氮化铝缓冲层，并且获得的氮化铝缓冲层表面粗糙度在0.976～1.49nm。
109.步骤(3)在氮化铝缓冲层20上生长氮化物半导体层叠结构30；
110.所述氮化物半导体层叠结构30至少包括第一氮化物半导体层31和组成与所述第一氮化物半导体层31不同的第二氮化物半导体层32；
111.在所述第一氮化物半导体层31与所述第二氮化物半导体层32的异质界面产生二维电子气33。
112.在本实施例中，参见图8，所述第一氮化物半导体层31为氮化镓层，所述第二氮化物半导体层32为氮化铝镓层，即采用金属有机化学气相沉积法，在氮化铝缓冲层20上依次生长氮化镓层和氮化铝镓层，从而形成氮化铝镓/氮化镓异质结构，并于该界面由极化电荷诱导产生二维电子气(2edg)；
113.参见图9，可选的，所述金刚石基氮化物半导体器件还可以包括以下后续实施步骤，例如对外延层结构蚀刻、各电极制作，又如具体的源漏电极制作、栅介质插入层的制备、栅电极的制作等，而上述制备步骤可以采用现有技术公开的方法予以实施；
114.例如，所述对外延层结构蚀刻可以是利用半导体光刻技术和/或刻蚀技术制作器件台面，通过如基于cl基气体的感应耦合等离子体(icp)或者反应离子刻蚀(rie)等半导体刻蚀技术，将表面刻蚀，实现台面隔离；重复该步骤，在源、漏极区域进行刻蚀形成凹槽；其中半导体光刻技术包含完整的匀胶、软烘、曝光、显影、坚膜等步骤；
115.所述源漏电极制作可以是通过外延层结构蚀刻中的半导体光刻技术定义出源、漏极所需区域，并通过如磁控溅射、电子束蒸发等金属沉积技术沉积器件的源、漏极金属，并且通过高温退火，使复合金属结构变为合金，形成欧姆接触。利用等离子体增强化学气相沉积法(pecvd)、低压化学气相沉积法(lpcvd)、磁控溅射法或者电子束蒸发法等技术沉积形成器件表面绝缘层等；
116.需要说明的是，本发明实施例可以根据不同的氮化物半导体层叠结构30对金刚石衬底10及氮化铝缓冲层20的厚度进行适应性调整，并非仅限于本实施例所列举的氮化铝镓/氮化镓异质结构，同时，本发明中提供的金刚石基氮化物半导体器件不仅可以用于氮化镓hemt，还可以用于ucv探测器，氮化镓基雪崩光电二极管(apd)，声表面波滤波器(saw)等。
117.而上述实施例中的具体参数或一些常用方法，为本发明构思下的具体实施例或优选实施例，而非对其限制；本领域技术人员在本发明构思及保护范围内，可以进行适应性调整。
118.参见图10，作为一对比例，在蓝宝石衬底上制备氮化镓基高电子迁移率晶体管，并对其进行了表征。氮化镓基hemt中积累载流子的2deg层增强了器件的导电性，从而实现了高电流密度。图7(a)显示了蓝宝石上氮化镓基hemt的外延横截面。图7(b)显示了铝镓氮/氮化镓hemt的电流-电压特性，即不同栅压下algan/gan hemts的输出特性，栅极电压从-4.0v到3.0v分8步依次施加，从最下方的曲线开始。由于缺乏热管理而产生的自热效应，在高栅极电压(1.0v-3.0v)和高漏极电压(＞10v)下，饱和区的电流略有降低，如图7(c)所示，为hemts在漏极电压为5v的转移曲线，阈值电压为-7v。
119.本发明还提供如下对比实验，相较实施例而言，当对比试验采用射频磁控溅射沉
积法进行氮化铝缓冲层20沉积时，沉积温度低于800℃时，会导致氮化铝的非晶化，从而无法进行氮化镓层的生长。
120.通过前述对比试验比较可知，本发明采用高温射频磁控溅射沉积法所制备的氮化铝缓冲层20能够更好的改善氮化铝缓冲层20在金刚石衬底10上生长产生的缺陷和位错密度，同时使沉积获得的氮化铝缓冲层20具有更为光滑的表面，并克服了键合方式带来的工艺复杂、成本高的问题。
121.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。