[發(fā)明專利]用于半導(dǎo)體材料氣相淀積生長系統(tǒng)的氮源離化方法和裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810018876.3
• 申請日: 2008-01-29
• 公開（公告）號: CN101307485A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝自力;張榮;陶志闊;崔旭高;劉斌;陳鵬;修向前;韓平;趙紅;施毅;鄭有炓
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: C30B25/14
• 分類號: C30B25/14;C30B29/38
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 湯志武;王鵬翔

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于氣相淀積生長方法和系統(tǒng)，如CVD、MOCVD、HVPE以及MBE等半導(dǎo)體材料生長系統(tǒng)的新型氮源離化方法和裝置。

二、背景技術(shù)

以GaN為代表的III-V族化合物半導(dǎo)體材料，具有極其優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)特性：禁帶寬度寬(314eV)，能在波長370nm處有效發(fā)光，通過摻雜，可以產(chǎn)生紅色直至紫色的可見光；電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率高；硬度高(接近藍(lán)寶石)；分解溫度高(1000℃以上)；化學(xué)穩(wěn)定性好(幾乎不被任何酸腐蝕)。[張榮，楊凱，秦林洪等，MOCVD生長的GaN膜性質(zhì)研究，半導(dǎo)體學(xué)報(bào)，1997，18(2)：91；章其鱗，孫文紅，劉燕飛等，GaN材料生長研究，半導(dǎo)體情報(bào)，1997，34(5)：6]。

由于上述特性，該系列材料在高溫大功率微電子器件、藍(lán)綠和紫色發(fā)光器件、信息顯示存儲(chǔ)和讀取、耐磨光學(xué)儀器、L?ED產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。AlN與GaN，屬寬禁帶的III-V族化合物半導(dǎo)體，是一種重要的紫外材料，加上它具有高的熱導(dǎo)率、低的熱膨脹系數(shù)、和壓電效應(yīng)等其他重要的物理性質(zhì)而在電學(xué)、光學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。AlGaN紫外探測器具有帶隙連續(xù)可調(diào)，高的量子效率、適當(dāng)?shù)膸挕⒖斓捻憫?yīng)速度等特性和探測器芯片微型化，已經(jīng)引起了人們的極大興趣。因此GaN基III族化合物半導(dǎo)體制備和器件開發(fā)已經(jīng)成為世界范圍的研究熱點(diǎn)。[TokunagaH.，Tan?H.，Arai?T.，et?al，Performance?of?multiwafer?reactor?GaN?MOCVD?System，J.Crystal?Growth，2000，221：616；毛祥軍，楊志堅(jiān)，李景等，用MOCVD在ZnO/Al₂O₃襯底上生長GaN及其特性，半導(dǎo)體學(xué)報(bào)，1999，20(8)：639]。

在III族氮化物半導(dǎo)體之中，InN材料具有最小的電子有效質(zhì)量，最大的電子遷移率，最高峰值和飽和漂移速率以及最小的直接帶隙。[Yasushi?Nanishi，Yoshiki?Saito?andTomohiro?Yamaguchi，Jpn.J.Appl.Phys.42，2549(2003)；Fu-Hsiang?Yang，Jih-ShengHwang，Ying-Jay?Yang，Kuei-Hsien?Chen?and?Jih-Hsiang?Wang，Jpn.J.Appl.Phys.41，L1321(2002)]。這些顯著的特性使得InN材料在高速電子器件和全色顯示器件領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。InN的發(fā)光波長達(dá)到了1.24um-1.8um，這使得III-V族氮化物所覆蓋的波長范圍得到更大的拓展并進(jìn)入到傳統(tǒng)的光通訊波段。光通訊波段器件制備可選用的材料得到更大的豐富，更為重要的是III-V族氮化物器件進(jìn)入光通訊領(lǐng)域?qū)⒁云洫?dú)特的優(yōu)良性質(zhì)為光通訊器件的發(fā)展帶來革命性變化。但是，對InN材料的特性我們還知之甚少，其原因之一就是到目前為止還不能得到高質(zhì)量的InN材料。由于InN材料高溫(大于600℃)時(shí)會(huì)分解，要得到好的InN材料必須解決低溫生長與氮源氨氣或氮?dú)獾牡蜏仉x化分解問題。[Masataka?Higashiwaki?and?Toshiaki?Matsui，Jpn.J.Appl.Phys.41，L540(2002)；Takashi?Matsuoka，Masashi?Nakao，Hiroshi?Okamoto，Hiroshi?Harima?and?Eiji?Kurimoto，Jpn.J.Appl.Phys.42，2288(2003)]。