本发明提供一种氮化镓单晶上高阻碳化硅薄膜衬底及其制作方法，包括：单晶氮化镓基底；本征绝缘或半绝缘的碳化硅外延层，外延于单晶氮化镓基底上。相比于同质外延氮化镓难以获得绝缘或半绝缘特性，本发明的碳化硅较容易形成绝缘或半绝缘特性，可有效降低工艺难度和成本，又避免了现有通过补偿效应制得的绝缘或半绝缘氮化镓单晶衬底所带来的可靠性低、位错密度高等问题。本发明的氮化镓单晶基底的热导率和热膨胀系数跟碳化硅相近，且晶格常数匹配，在氮化镓单晶基底外延的碳化硅外延层，在保证所述碳化硅外延层的绝缘或半绝缘特性的同时，可以获得晶体质量良好、低位错密度的碳化硅外延层，使得在其上制作的氮化镓射频器件具有较优的高频性能。