[發明專利]在硅襯底上生長的氮化鎵薄膜結構及其生長方法

有效

• 申請號: 200810057890.4
• 申請日: 2008-02-20
• 公開（公告）號: CN101515543A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 王曉亮;羅衛軍;郭倫春;肖紅領;李建平;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L23/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

1.一種在硅襯底上生長氮化鎵薄膜的方法，其特征在于，包括如下步驟：

選擇硅襯底；

采用金屬有機物汽相外延方法，在硅襯底上生長一層鋁；

在硅襯底上生長鋁后生長一層氮化鋁成核層；

在該氮化鋁成核層上生長鋁和氮化鋁的超晶格；

在鋁和氮化鋁的超晶格上生長四層氮化鎵層；

在氮化鎵生長過程中，降低溫度，插入三層氮化鋁層；

最后改變生長室氣壓，生長一層氮化鎵層。

2.根據權利要求1所述的在硅襯底上生長氮化鎵薄膜的方法，其特征在于，其中所述的硅襯底為硅(111)襯底。

3.根據權利要求1所述的在硅襯底上生長氮化鎵薄膜的方法，其特征在于，其中所述的在硅襯底上生長一層鋁的溫度為1020～1060℃，生長室的壓力為400～600torr。

4.根據權利要求1所述的在硅襯底上生長氮化鎵薄膜的方法，其特征在于，其中所述的氮化鋁成核層的生長溫度為1020～1060℃，生長室的壓力為30～60torr，生長厚度為90～110nm。

5.根據權利要求1所述的在硅襯底上生長氮化鎵薄膜的方法，其特征在于，其中所述的鋁和氮化鋁的超晶格的生長溫度為1020～1060℃，生長室的壓力為30～60torr，每周期生長鋁的厚度為2～4nm，氮化鋁的厚度為3～5nm，15個周期總厚度為90～110nm。

6.根據權利要求1所述的在硅襯底上生長氮化鎵薄膜的方法，其特征在于，其中所述的四層氮化鎵層的生長溫度為1035～1065℃，生長室的壓力80～120torr，從襯底到表面，每層生長厚度分別為90～110，190～210，190～210和480～520nm。

7.根據權利要求1所述的在硅襯底上生長氮化鎵薄膜的方法，其特征在于，其中所述的三層氮化鋁層，從襯底到表面，生長溫度分別580～610，680～710和780～810℃，每層生長厚度分別為20～30，15～25和10～15nm，生長室的壓力為30～60torr。

8.根據權利要求1所述的在硅襯底上生長氮化鎵薄膜的方法，其特征在于，所述最后改變生長室氣壓生長一層氮化鎵層的步驟中，該氮化鎵層的生長溫度為1030～1065℃，生長室的壓力180～220torr，生長厚度為380～420nm。

9.一種在硅襯底上生長的氮化鎵薄膜結構，其特征在于，其中包括：

一硅襯底；

一金屬鋁層，該金屬鋁層生長在硅襯底上；

一氮化鋁成核層，該氮化鋁成核層生長在金屬鋁層上；

一鋁和氮化鋁的超晶格層，該鋁和氮化鋁的超晶格層生長在氮化鋁成核層上；

四層氮化鎵層，該四層氮化鎵層生長在鋁和氮化鋁的超晶格層上；

三層氮化鋁插入層，該三層氮化鋁插入層插入在四層氮化鎵層中間；

一氮化鎵層，該氮化鎵層生長在樣品的最頂層。

10.根據權利要求9所述的在硅襯底上生長的氮化鎵薄膜結構，其特征在于，其中所述的硅襯底為硅(111)襯底。

11.根據權利要求9所述的在硅襯底上生長的氮化鎵薄膜結構，其特征在于，其中所述的在硅襯底上生長一層鋁的溫度為1020～1060℃，生長室的壓力為400～600torr。

12.根據權利要求9所述的在硅襯底上生長的氮化鎵薄膜結構，其特征在于，其中所述的氮化鋁成核層的生長溫度為1020～1060℃，生長室的壓力為30～60torr，生長厚度為90～110nm。

13.根據權利要求9所述的在硅襯底上生長的氮化鎵薄膜結構，其特征在于，其中所述的鋁和氮化鋁的超晶格的生長溫度為1020～1060℃，生長室的壓力為30～60torr，每周期生長鋁的厚度為2～4nm，氮化鋁的厚度為3～5nm，15個周期總厚度為90～110nm。

14.根據權利要求9所述的在硅襯底上生長的氮化鎵薄膜結構，其特征在于，其中所述的四層氮化鎵層的生長溫度為1035～1065℃，生長室的壓力80～120torr，從襯底到表面，每層生長厚度分別為90～110，190～210，190～210和480～520nm。