[發(fā)明專利]基于c面Al2O3襯底上極性c面GaN薄膜的MOCVD生長(zhǎng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010209323.3
• 申請(qǐng)日: 2010-06-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101901756A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝躍;許晟瑞;張進(jìn)成;張金風(fēng);毛維;史林玉;付小凡;梁曉禎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/205
• 分類號(hào): H01L21/205;C23C16/44;C30B29/40
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于c面Al₂O₃襯底的極性c面GaN薄膜的MOCVD生長(zhǎng)方法，包括如下步驟：

(1)將c面Al₂O₂襯底置于金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積MOCVD反應(yīng)室中，并向反應(yīng)室通入氫氣與氨氣的混合氣體，對(duì)襯底基片進(jìn)行熱處理，反應(yīng)室的真空度小于2×10^-2Torr，襯底加熱溫度為900-1200℃，時(shí)間為5-10min，反應(yīng)室壓力為20-760Torr；

(2)在熱處理后的c面Al₂O₃襯底上生長(zhǎng)厚度為100-300nm，溫度為700℃的無(wú)應(yīng)力AlInN成核層；

(3)在所述的AlInN層之上生長(zhǎng)厚度為1000-2000nm，鎵源流量為5-100μmol/min，氨氣流量為2000-5000sccm的c面低V-III比GaN層；

(4)在所述的c面低V-III比GaN層之上生長(zhǎng)1-10nm厚的Ti金屬層，并對(duì)該Ti金屬層進(jìn)行氮化形成第一層TiN層；

(5)在第一層TiN層之上生長(zhǎng)厚度為2000-5000nm，鎵源流量為5-100μmol/min，氨氣流量為3000-10000sccm的高V-III比c面GaN層；

(6)在所述的c面高V-III比GaN層上生長(zhǎng)1-10nm厚的Ti金屬層，并對(duì)該Ti金屬層進(jìn)行氮化形成第二層TiN層；

(7)在第二層TiN層之上生長(zhǎng)厚度為2000-5000nm，鎵源流量為5-100μmol/min，氨氣流量為3000-10000sccm的高V-III比c面GaN層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性c面GaN薄膜的MOCVD生長(zhǎng)方法，其中步驟(2)所述的AlInN層，其生長(zhǎng)工藝條件是：壓力為200Torr；鋁源流量為5-100μmol/min；銦源流量1-20μmol/min；氨氣流量為3000-10000sccm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性c面GaN薄膜的MOCVD生長(zhǎng)方法，其中步驟(3)所述的c面GaN層，其生長(zhǎng)工藝條件是：壓力為20-760Torr；鎵源流量為5-100μmol/min；氨氣流量為2000-5000sccm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性c面GaN薄膜的MOCVD生長(zhǎng)方法，其中步驟(4)所述的第一層TiN層，其生長(zhǎng)工藝條件是：溫度為900-1200℃；時(shí)間為5-10min；反應(yīng)室壓力為20-760Torr；氨氣流量為3000-10000sccm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性c面GaN薄膜的MOCVD生長(zhǎng)方法，其中步驟(5)所述的GaN層，其生長(zhǎng)工藝條件是：壓力為20-760Torr；鎵源流量為5-100μmol/min；氨氣流量為3000-10000sccm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性c面GaN薄膜的MOCVD生長(zhǎng)方法，其中步驟(6)所述的第二層TiN層，其生長(zhǎng)工藝條件是：溫度為900-1200℃；時(shí)間為5-10min；反應(yīng)室壓力為20-760Torr；氨氣流量為3000-10000sccm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極性c面GaN薄膜的MOCVD生長(zhǎng)方法，其中步驟(7)所述的GaN層，其生長(zhǎng)工藝條件是：壓力為20-760Torr；鎵源流量為5-100μmol/min；氨氣流量為3000-10000sccm。

8.一種基于c面Al₂O₃襯底的極性c面GaN薄膜，其特征在于：自下而上依次包括：

c面Al₂O₃襯底層；

溫度為700℃AlInN成核層；

鎵源流量為5-100μmol/min，氨氣流量為2000-5000sccm的低V-III比GaN層；

第一層TiN層；

鎵源流量為5-100μmol/min，氨氣流量為3000-10000sccm的高V-III比GaN層；

第二層TiN層；

鎵源流量為5-100μmol/min，氨氣流量為3000-10000sccm的高V-III比GaN層。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述極性c面GaN薄膜，其特征在于：所述的AlInN成核層為無(wú)應(yīng)力層，厚度為100-300nm。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述極性c面GaN薄膜，其特征在于：所述的低V-III比GaN層厚度為1000-2000nm，所述的TiN層厚度為1-10nm，所述的高V-III比GaN層厚度為2000-5000nm。