氮化镓外延结构的制作方法

1.本技术具体涉及一种氮化镓外延结构，属于半导体材料技术领域。


背景技术：

2.氮化镓同质外延结构是通过在已有的氮化镓衬底上继续生长氮化镓外延层制得，其较之异质衬底外延方法获得的氮化镓外延层，表现出低位错密度、低电流崩塌、高可靠性和高击穿电压等优势，因此越来越受到业界的青睐。但是，在现有的氮化镓同质外延结构之中，由于氮化镓衬底通常是异质外延形成的，会存在一定的位错，并且氮化镓衬底形成时往往还需经过从支撑衬底上剥离并清洗等步骤，清洗之后才会被输送到沉积腔室内。由于在清洗时容易有杂质在氮化镓衬底表面残留，在输送过程中可能也会有污染，这些因素都会导致现有氮化镓同质外延结构的品质不甚理想。此外，虽然现有氮化镓同质外延结构中的氮化镓外延层所含位错会少于异质外延生长形成的氮化镓层，但因氮化镓衬底中不可避免地会存在一定的位错，这仍会对现有氮化镓同质外延结构中氮化镓外延层的品质造成负面影响。


技术实现要素：

3.本技术的主要目的在于提供一种氮化镓外延结构，以克服现有技术中的不足。
4.本技术的另一个目的在于提供一种制作所述氮化镓外延结构的方法。
5.为实现前述发明目的，本技术采用的技术方案包括：
6.本技术的一个方面提供了一种氮化镓外延结构，其包括：氮化镓衬底、设置在氮化镓衬底上的氮化镓成核层、覆盖在氮化镓成核层上的致密氮化镓层以及设置在致密氮化镓层上的氮化镓外延层；其中，所述氮化镓衬底表面分布有多个凹陷部。
7.在一些实施方式中，多个所述凹陷部在氮化镓衬底表面的分布位置与所述氮化镓衬底的表面缺陷分布位置相对应。
8.在一些实施方式中，多个所述凹陷部是由氮化镓衬底的表面缺陷经惰性气体等离子体轰击刻蚀形成。
9.在一些实施方式中，所述凹陷部包括形状规则或不规则的凹坑。
10.在一些实施方式中，所述凹陷部的口径、深度为60-150nm。
11.在一些实施方式中，所述氮化镓衬底表面是在加热条件下经氢气清洁处理过的。
12.在一些实施方式中，所述氮化镓成核层包括分散于氮化镓衬底表面的多个突起部，所述突起部包括柱状或岛状结构。
13.在一些实施方式中，多个所述凹陷部及多个所述突起部之间的间隙均被所述致密氮化镓层的局部区域填充，且所述致密氮化镓层表面平整。
14.在一些实施方式中，所述氮化镓成核层的生长温度低于所述致密氮化镓层的生长温度，且所述氮化镓成核层的生长压力亦低于所述致密氮化镓层的生长压力；和/或，所述氮化镓外延层的生长温度低于所述致密氮化镓层的生长温度但高于所述氮化镓成核层的
生长温度，且所述氮化镓外延层的生长压力亦低于所述致密氮化镓层的生长压力。
15.在一些实施方式中，所述氮化镓衬底、致密氮化镓层中的缺陷密度递减。
16.在一些实施方式中，所述氮化镓成核层的厚度为20-40nm。
17.在一些实施方式中，所述致密氮化镓层的厚度为50-80nm。
18.在一些实施方式中，所述氮化镓外延层的厚度为1-1.5μm。
19.本技术的另一个方面提供的一种氮化镓外延结构的制作方法包括如下步骤：
20.s1、将氮化镓衬底置入反应腔室，并对所述氮化镓衬底的表面进行清洁处理；
21.s2、在所述反应腔室内以惰性气体等离子体轰击所述氮化镓衬底表面，以至少清除所述氮化镓衬底表面的杂质以及在所述氮化镓衬底的表面缺陷处刻蚀形成凹坑结构；
22.s3、向所述反应腔室内输入氮源和镓源，并控制反应腔室内的温度为第二温度、气压为第二气压，从而在所述氮化镓衬底表面生长形成氮化镓成核层；
23.s4、继续向所述反应腔室内输入氮源和镓源，并控制反应腔室内的温度为第三温度、气压为第三气压，所述第三温度高于第二温度、所述第三气压高于第二气压，从而在所述氮化镓成核层上生长形成致密氮化镓层；
24.s5、在所述致密氮化镓层上生长形成氮化镓外延层。
25.在一些实施方式中，步骤s1包括：将氮化镓衬底置入反应腔室，并在加热条件下以氢气对所述氮化镓衬底的表面进行清洁处理。
26.在一些实施方式中，步骤s2包括：向所述反应腔室内输入惰性气体，并将至少部分的惰性气体转化为等离子体，且施加加速电压使所述等离子体轰击所述氮化镓衬底表面，从而进一步清除所述氮化镓衬底表面残留的杂质，并在所述氮化镓衬底表面的缺陷处，特别是位错缺陷处刻蚀形成凹坑结构。
27.本技术实施例还提供了由前述方法制作形成的氮化镓外延层。
28.与现有技术相比，本技术的有益效果至少包括：
29.(1)提供的氮化镓外延结构易于制作，其中氮化镓外延层的质量有明显提升。
30.(2)提供的氮化镓外延结构的制作方法之中，氮化镓衬底表面的清洗步骤和氮化镓外延层的生长步骤是在同一反应腔室内完成，无需在清洗步骤完成后转移氮化镓衬底，可以大幅节约氮化镓外延层的成膜时间，提高其生产效率，尤其是还可以杜绝氮化镓衬底转移过程中的污染。
31.(3)提供的氮化镓外延结构的制作方法之中，在使用氢气等对氮化镓衬底进行表面清洗之后，在同一反应腔室中使用惰性气体等离子体对氮化镓衬底进行等离子体轰击处理，一方面可以进一步去除氮化镓衬底表面残余的杂质，另一方面可以在氮化镓衬底表面的缺陷处，特别是位错缺陷处刻蚀形成凹坑结构，例如v型凹坑或者不规则凹坑等，这些凹坑结构可以在后续工序中缓解其它外延结构层中的应力，并且，相较于致密氮化镓层，氮化镓成核层是在相对较低的温度下形成，并呈现为分散的柱状或者岛状成核材料结构，这些分散的柱状或岛状结构具有间隙，同时在氮化镓衬底表面还分布有前述的凹坑结构，这样在外延致密氮化镓层、氮化镓外延层时，gan会沿着凹坑或间隙的侧壁进行生长，在外延横向生长薄膜发生合并时，穿透位错会发生相应的横向截断，只会在一小部分孔壁之上出现位错，大大降低了穿透位错的密度，从而可以获得高质量的氮化镓外延薄膜。此外，由于本技术的方法中，清洗衬底和轰击衬底均使用气体，而不是使用液相试剂，可以避免使用液相
试剂清洗或者刻蚀过程导致的液相和/或固相杂质残留，以及杜绝外延片在转移过程中污染加剧且残留杂质较难去除的缺陷，从而有效保障外延片的性能。
32.(4)提供的氮化镓外延结构的制作方法之中，在形成氮化镓外延层之前，先在氮化镓成核层上形成一层致密氮化镓层，致密氮化镓层形成时控制形成的温度、压力和流量等，尤其是高压和高温条件，形成的氮化镓更加致密、晶体质量更高，然后以致密氮化镓层为底层，在其上方形成氮化镓外延层，由于致密氮化镓层缺陷少、结晶质量高，可以提高氮化镓外延层的形成速度，而不会降低氮化镓外延层的质量，并能够提高生产效率，能更好地满足实际应用的需求。
附图说明
33.为了更清楚地说明本技术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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本技术一实施例中一种氮化镓外延结构的剖视图。
35.图2是本技术一实施例中一种氮化镓衬底的剖视图；
36.图3是图2中a部分的局部放大图；
37.图4是对应于图4中a部分的局部放大俯视图；
38.图5是本技术一实施例中一种氮化镓外延结构的制作方法的流程图；
39.图6是本技术一实施例中一种表面形成有氮化镓成核层的氮化镓衬底的剖视图；
40.图7是本技术一实施例中一种表面形成有氮化镓成核层和致密氮化镓层的氮化镓衬底的剖视图。
具体实施方式
41.鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本技术的技术方案。如下将对结合附图及实施例对本技术的技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
42.请参阅图1，本技术的一个实施例所提供的一种氮化镓外延结构包括氮化镓衬底1、氮化镓成核层2、致密氮化镓层3以及氮化镓外延层4。
43.其中，请进一步参阅图2-图4，所述氮化镓衬底1表面分布有多个凹陷部11，这些凹陷部11可以是形状规则或不规则的凹坑，例如，其中形状规则的凹坑可以是v型坑或v型槽状。并且，这些凹陷部11在氮化镓衬底表面的分布位置主要是与氮化镓衬底的表面缺陷(例如位错缺陷等)分布位置相对应。进一步的，这些凹陷部11可以是由氮化镓衬底的表面缺陷经惰性气体等离子体轰击刻蚀形成。这些凹陷部11的口径、深度、形状均可以是不同的，但其口径、深度可以在10-300nm范围内，主要是在60-150nm范围内。
44.其中，所述氮化镓衬底表面可以是在加热条件下经氢气预先清洁处理过的，其较之采用液相洗涤剂等方式清洗的氮化镓衬底表面更为结晶，较少有杂质残留。
45.其中，所述氮化镓成核层2包括分散于氮化镓衬底表面的多个突起部21，这些突起部包括但不限于柱状或岛状结构，其尺寸、形状均可以是不同的，并且可以是在氮化镓衬底
表面不均匀的分布。
46.其中，前述的多个凹陷部11及多个突起部21之间的间隙均被致密氮化镓层3的局部区域填充，并且所述致密氮化镓层3表面平整。
47.其中，所述氮化镓成核层2的生长温度低于致密氮化镓层3的生长温度，且所述氮化镓成核层2的生长压力亦低于致密氮化镓层3的生长压力，以及，所述氮化镓外延层4的生长温度低于致密氮化镓层3的生长温度但高于氮化镓成核层2的生长温度，且所述氮化镓外延层4的生长压力亦低于致密氮化镓层3的生长压力。进而，所述氮化镓衬底1、致密氮化镓层3、氮化镓外延层4中的缺陷密度递减。
48.其中，所述氮化镓成核层2的厚度优选为20-40nm，所述致密氮化镓层3的厚度优选为50-80nm，所述氮化镓外延层4的厚度优选为1-1.5μm。
49.在本实施例中，一种制作所述氮化镓外延结构的方法包括如下步骤：
50.s1、将氮化镓衬底置入反应腔室，并对所述氮化镓衬底的表面进行清洁处理；
51.s2、在所述反应腔室内以惰性气体等离子体轰击所述氮化镓衬底表面，以至少清除所述氮化镓衬底表面的杂质以及在所述氮化镓衬底的表面缺陷处刻蚀形成凹坑结构；
52.s3、向所述反应腔室内输入氮源和镓源，并控制反应腔室内的温度为第二温度、气压为第二气压，从而在所述氮化镓衬底表面生长形成氮化镓成核层；
53.s4、继续向所述反应腔室内输入氮源和镓源，并控制反应腔室内的温度为第三温度、气压为第三气压，所述第三温度高于第二温度、所述第三气压高于第二气压，从而在所述氮化镓成核层上生长形成致密氮化镓层；
54.s5、在所述致密氮化镓层上生长形成氮化镓外延层。
55.在步骤s1中，所述氮化镓衬底可以采用本领域常用的氮化镓衬底，例如由异质外延工艺形成的氮化镓衬底。这类氮化镓衬底一般是通过如下过程制取，包括：在蓝宝石衬底上先形成缓冲层，缓冲层主要可以缓解蓝宝石衬底与氮化镓之间的晶格失配，缓冲层的材料主要是algan材料，然后在缓冲层上外延形成氮化镓层，通过剥离工艺将氮化镓层与缓冲层分离，形成氮化镓支撑层，剥离工艺通常采用激光剥离工艺。虽然在蓝宝石衬底与氮化镓支撑层(亦即氮化镓外延层)之间具有缓冲层，但形成的氮化镓支撑层之中仍会存在大量的位错，位错密度可能会高达108/cm2，如此高的位错密度会严重影响在其上形成的氮化镓外延结构的位错密度，氮化镓的位错多会影响形成的激光器或led的发光效率及使用寿命。但利用本技术的技术方案，可以在使用常见氮化镓衬底，不增加成本的基础上，显著降低其上方形成的氮化镓外延结构中的位错密度，大幅提升所制取的氮化镓外延层的品质。
56.进一步的，步骤s1包括：将氮化镓衬底置入反应腔室，并排除所述反应腔室内的杂质气体，再向所述反应腔室内输入氢气，并控制所述反应腔室内的温度为第一温度、气压为第一气压，从而实现对所述氮化镓衬底表面的清洁处理。较为优选的，所述第一温度为800-1000℃、第一气压为50-80torr。较为优选的，可以控制氢气流量为50-300sccm。该步骤s1中，在加热条件下使用氢气清洗氮化镓衬底表面，可以有效去除氮化镓衬底表面的污染物、杂质等，使氮化镓衬底表面清洁。
57.进一步的，步骤s2包括：向所述反应腔室内输入惰性气体，并将至少部分的惰性气体转化为等离子体，且施加加速电压使所述等离子体轰击所述氮化镓衬底表面，以至少清除所述氮化镓衬底表面的杂质以及在所述氮化镓衬底的表面缺陷处刻蚀形成凹坑结构。较
为优选的，可以控制惰性气体流量为80-300sccm，加速电压为400-600kev、轰击时间为30-80s。
58.在该步骤s2中，由于在氮化镓衬底的表面会具有很多位错结构，如刃型位错和混合型位错，这些位错主要是在氮化镓晶体形成过程中因晶体晶格之间产生了位移形成的缺陷，位错区域晶体排列不稳定，相对于无位错区域会较为脆弱，因此在使用惰性气体等离子体进行轰击时，一方面可以进一步清除氮化镓衬底表面残留的未被氢气清洗除去的杂质，另一方面会在位错集中区域刻蚀形成分散的凹坑，这些凹坑的深度和口径均为纳米级别，一般为数十至数百纳米，例如深度和口径均为60-150nm，通过控制轰击时间等，可以控制凹坑的口径和深度。由于位错类型不同，形成的凹坑形状可以为规则形状(如v型槽)或不规则形状。凹坑的大小还与相应区域的位错缺陷数量有关，一般来说，氮化镓衬底表面对应于凹坑的区域内缺陷越多，则形成的凹坑越大；反之，氮化镓衬底表面对应于凹坑的区域内缺陷越少，则形成的凹坑越小。这些凹坑可以后续缓解应力，并且在后续外延时，gan会沿着凹坑的侧壁进行生长，在外延横向生长薄膜发生合并时，穿透位错会发生相应的横向截断，只会在一小部分凹坑侧壁之上出现位错，大大降低了穿透位错的密度，进而可以保证获得高质量的氮化镓外延薄膜。
59.并且，前述步骤s1及s2的清洗、轰击操作均是在同一反应腔室中进行，中间不涉及到晶片的转移，并且刻蚀使用的是等离子体轰击的方式，较之湿法刻蚀等方式，可以避免因晶片转移而带来的二次污染和生产效率降低等问题，以及还可杜绝因湿法刻蚀试剂等在晶片表面残留附着且较难去除而带来的外延片质量降低等缺陷。
60.进一步的，在步骤s3中，通过在相对较低的温度下生长氮化镓成核层，能够形成分散的柱状或者岛状的成核材料结构。如前所述，经过步骤s2的处理后，氮化镓衬底表面已经具有分散的凹坑，而在该步骤s3形成的氮化镓成核层中，分散的柱状或岛状结构之间也具有间隙，这样在后续外延生长氮化镓时，gan会沿着前述凹坑及间隙的侧壁进行生长，进而也可以在外延横向生长薄膜发生合并时，使穿透位错发生相应的横向截断，大幅降低穿透位错的密度，显著提升氮化镓外延薄膜的质量。较为优选的，该步骤s3中可以控制所述第二温度为600-800℃、第二气压为300-450torr。以及，可以控制所述氮源的流量为80-150sccm、镓源的流量为100-150sccm。此外，还可以控制所述氮化镓成核层的生长时间控制在30-50s。
61.进一步的，该步骤s4的形成致密氮化镓层的阶段需要控制反应腔室内处于高温高压状态，这样可以在低温生长的氮化镓成核层上形成质量更高的氮化镓层，其中氮化镓晶体之间的间隙以及位错密度更小、更致密，进而能够进一步减少其上方外延层与下方层结构之间的应力，并提高外延氮化镓的整体质量。在这一阶段氮化镓的生长机制如前所述，即，氮化镓会沿着氮化镓成核层和凹坑的侧壁进行生长，在外延横向生长薄膜发生合并时，穿透位错会发生相应的横向截断，最多只会在一小部分间隙或凹坑的侧壁上出现位错，穿透位错密度被显著降低，相应氮化镓外延薄膜的质量有明显改善。进而，在所形成的致密氮化镓层上方继续外延氮化镓时，以致密度高、结晶质量高的氮化镓为底层生长，能够提高氮化镓外延层的质量，减少外延层的缺陷。较为优选的，该步骤s4中可以控制所述第三温度为1100-1200℃、第三气压为500-550torr。以及，控制所述氮源的流量为100-300sccm、镓源的流量为150-200sccm。并且，还可以控制所述致密氮化镓层的生长速度为10-20nm/min。
62.进一步的，在步骤s5中可以采用本领域已知的方式在前述致密氮化镓层上继续外延生长形成氮化镓外延层，并获得质量明显提高的氮化镓外延层。例如，步骤s5包括：继续向所述反应腔室内输入氮源和镓源，并控制所述反应腔室内的温度为第四温度、气压为第四气压，从而在所述致密氮化镓层上生长形成氮化镓外延层，所述第四温度低于第三温度且高于第二温度、所述第四气压低于第三气压。较为优选的，可以控制所述第四温度为1020-1070℃、第四气压为200-350torr。以及，可以控制所述镓源、氮源的流量均为280-350sccm。并且，还可以控制所述氮化镓外延层的生长速度为30-50nm/min。
63.在前述步骤s4、s5中，通过使形成氮化镓外延层的温度低于形成致密氮化镓层的温度，氮化镓外延层的生长速度大于致密氮化镓层的生长速度，可以减少形成氮化镓外延层的时间(因为外延层的厚度一般微米级，太慢的生长速度会严重影响生产效率)。并且，由于在氮化镓外延层下方形成有致密氮化镓层，致密氮化镓层具有高的结晶质量和低缺陷密度，在其上方快速形成氮化镓外延层时，也能够确保不会影响上方外延层的结晶质量。
64.进一步的，所述反应腔室为等离子体增强化学气相沉积设备的反应腔室，例如等离子体增强mocvd(金属有机化学气相沉积)设备的反应腔室，且不限于此。
65.进一步的，所述镓源包括三甲基镓，且不限于此。
66.进一步的，所述氮源包括氨气，且不限于此。
67.较为优选的，所述氮化镓成核层的厚度为20-40nm。
68.较为优选的，所述致密氮化镓层的厚度为50-80nm。
69.较为优选的，所述氮化镓外延层的厚度为1-1.5μm。
70.一些较为具体的实施方式中，参考图5所示，一种氮化镓外延结构的制作方法具体包括如下步骤：
71.s1、将氮化镓衬底置入等离子体增强化学气相沉积设备的反应腔室，并对所述反应腔室进行抽真空处理，直至除去所述反应腔室内的杂质气体，再向所述反应腔室内输入氢气，并控制所述反应腔室内的温度为第一温度、气压为第一气压，以对所述氮化镓衬底表面进行清洁处理。
72.s2、停止向所述反应腔室内输入氢气，而向所述反应腔室内输入惰性气体，并以等离子体施放模块将至少部分的惰性气体转化为等离子体，且施加加速电压使所述等离子体轰击所述氮化镓衬底表面，以至少清除所述氮化镓衬底表面的杂质以及在所述氮化镓衬底的表面缺陷处刻蚀形成凹坑结构。参阅图2-图4，经该步骤s2处理后，氮化镓衬底表面被刻蚀形成多个尺寸、形状不同的凹坑，这些凹坑可以是规则形状(如v型)或不规则形状的。
73.s3、停止向所述反应腔室内输入惰性气体，而向所述反应腔室内输入氮源和镓源，并控制反应腔室内的温度为第二温度、气压为第二气压，从而在所述氮化镓衬底表面生长形成氮化镓成核层。经该步骤s3处理后，在氮化镓衬底表面形成一氮化镓成核层，该氮化镓成核层包括分散的柱状或者岛状成核材料结构，参阅图6所示。
74.s4、继续向所述反应腔室内输入氮源和镓源，并控制反应腔室内的温度为第三温度、气压为第三气压，从而在所述氮化镓成核层上生长形成致密氮化镓层。经该步骤s4处理后，在氮化镓成核层上形成一致密氮化镓层，参阅图7所示。
75.s5、继续向所述反应腔室内输入氮源和镓源，并控制所述反应腔室内的温度为第四温度、气压为第四气压，从而在所述致密氮化镓层生长形成氮化镓外延层。经该步骤s4处
理后，在氮化镓成核层上形成一致密氮化镓层，从而获得图1所示的氮化镓外延结构。
76.其中，所述第一温度在第二温度以上、所述第一气压低于第二气压，所述第三温度高于第二温度、所述第三气压高于第二气压，所述第四温度低于第三温度且高于第二温度、所述第四气压低于第三气压。
77.其中，步骤s1-s5中所采用的原料、工艺条件均可以采用上文所列的原料、工艺条件，此处不再赘述。
78.相较于现有技术，本实施例所获氮化镓外延结构之中，氮化镓外延层的晶体质量有大幅提升，进而可以有效保障利用其制作的各类半导体器件的性能，例如有助于明显改善相应电子器件的稳定性和可靠性。
79.本实施例中一种氮化镓外延结构产品的制作方法(简称为产品1制程)包括如下步骤：
80.s1、将市售氮化镓衬底置入等离子体增强mocvd设备的反应腔室，该氮化镓衬底是采用异质外延工艺在蓝宝石衬底上生长、剥离获得。该等离子体增强mocvd设备的反应腔室具有多个气体通入管路，在不同的管路中可以通入不同的气体。先对所述反应腔室抽真空，将反应腔室中的杂质气体排净，然后通入氢气，控制反应腔室内气压为80torr左右，温度为800℃左右，氢气流量为150sccm左右，将氮化镓衬底表面的污染物、杂质等去除，获得表面清洁的氮化镓衬底。
81.s2、在步骤s1完成后，关闭向反应腔室内通入氢气的管路，在另一个管路中通入氩气，通过该等离子体增强mocvd设备中的等离子体施放模块将氩气转化成等离子体，然后在加速电压下将等离子体加速轰击氮化镓衬底的表面，其中控制加速电压为500kev左右，惰性气体流量为200sccm左右，轰击时间为50s左右。
82.s3、在步骤s2完成后，停止通入惰性气体，而向反应腔室内先通入氨气，利用氨气使反应腔室内的温度降低到600℃左右，然后一并通入作为氮源的氨气和作为镓源的三甲基镓，控制氮源流量为80sccm左右、镓源流量为100sccm左右，反应腔室内的温度保持为600℃左右，气压为300torr左右，生长时间为30s左右，生长形成厚度为20nm左右的氮化镓成核层。
83.s4、在步骤s3完成后，升高反应腔室内的温度至1100℃左右，并继续通入镓源和氮源，控制氮源流量为100sccm左右、镓源流量为180sccm左右，反应腔室内气压为550torr左右，致密氮化镓层的生长速度为10nm/min左右，直至生长形成厚度为50nm左右的致密氮化镓层。
84.s5、在步骤s4完成后，降低反应腔室内的温度至1020℃左右，并继续通入镓源和氮源，控制镓源和氮源流量均为300sccm左右，并控制反应腔室内气压为300torr左右，氮化镓生长速度为30nm/min左右，直至生长形成厚度为1μm左右的氮化镓外延层。
85.本实施例中另一种氮化镓外延结构产品的制作方法(简称为产品2制程)包括如下步骤：
86.s1、该步骤与产品1制程的步骤s1基本相同，区别在于：控制反应腔室内气压为60torr左右，温度为900℃左右，氢气流量为300sccm左右。
87.s2、该步骤与产品1制程的步骤s2基本相同，区别在于：控制加速电压为400kev左右，惰性气体流量为300sccm左右，轰击时间为80s左右。
88.s3、该步骤与产品1制程的步骤s3基本相同，区别在于：控制反应腔室内的温度保持为700℃、气压为400torr，氮源流量为150sccm左右、镓源流量为130sccm左右，生长时间为40s，生长形成厚度为30nm左右的氮化镓成核层。
89.s4、该步骤与产品1制程的步骤s4基本相同，区别在于：控制氮源流量为250sccm左右、镓源流量为200sccm左右，反应腔室内的温度为1150℃左右、气压为500torr左右，致密氮化镓层的生长速度为12nm/min左右，直至生长形成厚度为60nm左右的致密氮化镓层。
90.s4、该步骤与产品1制程的步骤s4基本相同，区别在于：控制镓源和氮源流量均为280sccm，反应腔室内的温度为1070℃左右，气压为200torr，氮化镓生长速度为35nm/min，直至生长形成厚度为1.2μm左右的氮化镓外延层。
91.本实施例中又一种氮化镓外延结构产品的制作方法(简称为产品3制程)包括如下步骤：
92.s1、该步骤与产品1制程的步骤s1基本相同，区别在于：控制反应腔室内气压为50torr左右，温度为1000℃左右，氢气流量为50sccm左右。
93.s2、该步骤与产品1制程的步骤s2基本相同，区别在于：控制加速电压为600kev左右，惰性气体流量为80sccm左右，轰击时间为30s左右。
94.s3、该步骤与产品1制程的步骤s3基本相同，区别在于：控制反应腔室内的温度保持为800℃、气压为450torr，氮源流量为120sccm左右、镓源流量为150sccm左右，生长时间为50s，生长形成厚度为40nm左右的氮化镓成核层。
95.s4、该步骤与产品1制程的步骤s3基本相同，区别在于：控制氮源流量为300sccm左右、镓源流量为180sccm左右，反应腔室内的温度为1200℃左右、气压为550torr左右，致密氮化镓层的生长速度为20nm/min左右，直至生长形成厚度为80nm左右的致密氮化镓层。
96.s5、在步骤s4完成后，降低反应腔室内的温度至1050℃左右，并继续通入镓源和氮源，控制镓源和氮源流量均为350sccm左右，并控制反应腔室内气压为350torr左右，氮化镓生长速度为50nm/min左右，直至生长形成厚度为1.5μm左右的氮化镓外延层。
97.对比例1该对比例提供的一种氮化镓外延结构的制作方法与产品1制程基本相同，区别在于：省略了步骤s2。
98.对比例2该对比例提供的一种氮化镓外延结构的制作方法与产品1制程基本相同，区别在于：在步骤s1之前，先以浓度约为5mol/l的naoh溶液对gan衬底表面进行湿法腐蚀5min左右，在gan衬底表面形成多个凹坑，之后以去离子水等进行充分清洗、烘干，再进行步骤s1的操作，且省略了步骤s2。
99.以扫描电镜(sem)等设备观察本实施例产品1-产品3制程及对比例1-2所获的产品，可以看到本实施例产品1-产品3所获产品中氮化镓外延层的结晶度高且晶体致密，未发生翘曲，其中位错密度为5
×
103/cm2。对比例1的产品中氮化镓外延层结晶度尚可，但由于形成的外延片存在的应力较大，形成的氮化镓外延片发生翘曲。对比例2的产品中氮化镓外延层的结晶质量较低，经过进一步分析发现，在形成的凹坑过程中使用的na

和oh-和水中的h

，经过清洗之后还有一定的残留，这些残留的离子会附着在晶核层的表面，影响氮化镓的结晶质量，且存在较多位错缺陷，缺陷密度达到8
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105/cm2。
100.尽管已参考说明性实施例描述了本技术，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本技术的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物
替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本技术的范围的情况下作出许多修改以使特定情形或材料适应本技术的教示。因此，本文并不打算将本技术限制于用于执行本技术的所揭示特定实施例，而是打算使本技术将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。