[發明專利]基于r面Al2O3襯底上非極性a面GaN薄膜的MOCVD生長方法有效
| 申請號： | 201010209566.7 | 申請日： | 2010-06-24 |
| 公開（公告）號： | CN101901759A | 公開（公告）日： | 2010-12-01 |
| 發明（設計）人： | 許晟瑞;郝躍;周小偉;張進成;史林玉;陳珂;楊傳凱;歐新秀 | 申請（專利權）人： | 西安電子科技大學 |
| 主分類號： | H01L21/205 | 分類號： | H01L21/205;C23C16/44;C30B29/40 |
| 代理公司： | 陜西電子工業專利中心 61205 | 代理人： | 王品華;朱紅星 |
| 地址： | 710071*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 al sub 襯底 極性 gan 薄膜 mocvd 生長 方法 | ||
1.一種基于r面Al2O3襯底的非極性a面GaN薄膜生長方法，包括如下步驟：
(1)將r面Al2O2襯底置于金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室中，并向反應室通入氫氣與氨氣的混合氣體，對襯底基片進行熱處理，反應室的真空度小于2×10-2Torr，襯底加熱溫度為900-1200℃，時間為5-10min，反應室壓力為20-760Torr；
(2)在熱處理后的r面Al2O3襯底上生長厚度為20-200nm，溫度為500-650℃的低溫AlN層；
(3)在所述低溫AlN層上生長厚度為50-200nm，溫度為1000-1150℃的高溫AlN層；
(4)在所述高溫AlN層之上生長厚度為500-2000nm，溫度為1000-1150℃的高溫GaN層；
(5)在所述高溫GaN層之上生長一層1-30nm厚的Ti金屬層，并對該Ti金屬層進行氮化形成TiN層；
(6)在所述TiN層之上生長厚度為500-5000nm，溫度為1000-1150℃的高溫非極性a面GaN層；
(7)重復步驟(5)-(6)，二次生長TiN和GaN層。
2.根據權利要求1所述的非極性a面GaN薄膜生長方法，其中步驟(2)所述的低溫AlN層，采用如下工藝條件生長：
生長壓力：20-760Torr；
鋁源流量：5-100μmol/min；
氨氣流量：1000-10000sccm。
3.根據權利要求1所述的非極性a面GaN薄膜生長方法，其中步驟(3)所述的高溫AlN層，采用如下工藝條件生長：
生長壓力：20-760Torr；
鋁源流量：5-100μmol/min；
氨氣流量：1000-10000sccm。
4.根據權利要求1所述的非極性a面GaN薄膜生長方法，其中步驟(4)所述的高溫GaN層，采用如下工藝條件生長：
生長壓力：20-760Torr；
鎵源流量：5-100μmol/min；
氨氣流量：1000-10000sccm。
5.根據權利要求1所述的非極性a面GaN薄膜生長方法，其中步驟(5)所述的TiN層，采用如下工藝條件氮化：
溫度：900-1200℃；
時間：5-30min；
反應室壓力：20-760Torr；
氨氣流量：1000-10000sccm。
6.根據權利要求1所述的非極性a面GaN薄膜生長方法，其中步驟(6)所述的高溫GaN層，采用如下工藝條件生長：
生長壓力：20-760Torr；
鎵源流量：5-100μmol/min；
氨氣流量：1000-10000sccm。
7.一種基于r面Al2O3襯底的非極性a面GaN薄膜，自下而上依次包括500-650℃的低溫AlN層、1000-1150℃的高溫AlN層和1000-1150℃的非極性a面GaN層，其特征在于a面GaN層為上，中，下三層，且下層和中層上各設有厚度為1-30nm的TiN層。
8.根據權利要求7所述極性非極性a面GaN薄膜，其特征在于：所述的低溫AlN層，厚度為20-200nm。
9.根據權利要求7所述極性非極性a面GaN薄膜，其特征在于：所述的高溫AlN層，厚度為50-200nm。
10.根據權利要求7所述極性非極性a面GaN薄膜，其特征在于：所述的非極性a面GaN層，厚度為1500-12000nm。
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H01L 半導體器件；其他類目中不包括的電固體器件
H01L21-00 專門適用于制造或處理半導體或固體器件或其部件的方法或設備
H01L21-02 .半導體器件或其部件的制造或處理
H01L21-64 .非專門適用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各組的單個器件所使用的除半導體器件之外的固體器件或其部件的制造或處理
H01L21-66 .在制造或處理過程中的測試或測量
H01L21-67 .專門適用于在制造或處理過程中處理半導體或電固體器件的裝置；專門適合于在半導體或電固體器件或部件的制造或處理過程中處理晶片的裝置
H01L21-70 .由在一共用基片內或其上形成的多個固態組件或集成電路組成的器件或其部件的制造或處理；集成電路器件或其特殊部件的制造
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