[發明專利]含有SiNx插入層的InN半導體器件的制備方法無效
| 申請號： | 201310237570.8 | 申請日： | 2013-06-14 |
| 公開（公告）號： | CN103346071A | 公開（公告）日： | 2013-10-09 |
| 發明（設計）人： | 許晟瑞;曹榮濤;張進成;郝躍;陳興;王學煒;徐文健 | 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;H01L29/205 |
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| 地址： | 710071*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 含有 sin sub 插入 inn 半導體器件 制備 方法 | ||
技術領域
本發明屬于微電子技術領域，涉及半導體材料的生長方法，特別是一種基于PECVD淀積的SiNx插入層的m面GaN作為緩沖層，在其上生長的InN半導體材料的金屬有機化合物化學氣相淀積MOVCD生長方法，可用于制作InN基的半導體器件。技術背景?
由Ⅲ族元素和Ⅴ族元素所組成的半導體材料，即Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料，如GaN、GaAs等半導體材料，它們的禁帶寬度往往差異較大，因此人們通常利用這些Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料形成各種異質結構，用以做各種電子器件。而和GaN相比InN基電子器件速度更快，其室溫下理論的最大電子遷移率為4400cm2V-1S-1,遠大于GaN的1000cm2V-1S-1。同時InN與GaN的合金可以將GaN基LED的發光范圍從紫外區一直延伸到紅外區。然而InN單晶很難獲得，只有通過異質外延生長方法獲得。而外延生長又難以回避和襯底的晶格匹配和熱匹配的問題。所以，生長高質量InN材料是制作上述光電器件的關鍵。?
為了提高結晶質量降低表明粗糙度，許多研究者采用了不同的生長方法。2004年，SinghaP在藍寶石襯底通過GaN成核層生長了InN基材料。參見Structural?and?optical?characterization?of?InN?layers?grown?by?MOCVD,Superlattice?and?Microstructures?V?81p5372004。但是，這種方法由于只是在成核層上生長了InN，從而導致材料結晶質量較差，表面粗糙度較高。?
發明內容
本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種基于PECVD淀積的SiNx插入層的m面GaN作為緩沖層生長InN的MOCVD生長方法，以提高InN結晶質量和表面形貌。?
本發明一方面涉及含有SiNx插入層的InN半導體器件的制備方法，所述的制備方法包括如下步驟：?
（1）將m面藍寶石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，反應室的起始真空度小于2×10-2Torr，襯底加熱溫度為900-1080℃，時間為5-10min，通入混合氣之后反應室壓力為20-760Torr；?
（2）在溫度為600-800℃的情況下，在熱處理后的m面藍寶石襯底上生長厚度?為15-40nm的低溫AlN成核層；?
（3）在溫度為1025-1200℃的情況下，在低溫AlN成核層上再生長厚度為90-150nm的高溫AlN成核層；?
（4）通入鎵源和氨氣，在所述AlN成核層之上生長厚度為1000-2500nmm面GaN緩沖層；?
（5）將生長完緩沖層的m面GaN材料放入等離子體增強化學氣相淀積（PECVD）反應室，并向反應室中通入氨氣和硅烷在200-250℃，壓力為600-800mTorr下反應生成一層SiNx作為材料的插入層，反應時間為3-9s；?
（6）將器件放置在金屬有機物化學氣相淀積（MOCVD）反應室中，通入鎵源和氨氣，在所述SiNx插入層之上生長厚度為3000-6000nmm面GaN緩沖層。?
（7）通入銦源和氨氣，在上述緩沖層上生長厚度為15-30nmIn基材料，其中銦源流量為80-160μmol/min，氨氣流量為1000-5000sccm。?
用上述方法獲得的InN材料，自下而上依次包括溫度為600-800℃的低溫AlN成核層，鋁源流量為5-100μmol/min，氨氣流量為1000-10000sccm。溫度為1025-1200℃的高溫AlN成核層，鋁源流量為5-100μmol/min，氨氣流量為1000-10000sccm。高V-Ш比m面GaN緩沖層，溫度為950-1020℃，鎵源流量為5-80μmol/min，氨氣流量為1000-10000sccm。PECVD淀積的SiNx插入層，反應溫度為200-250℃。鎵源流量為90-250μmol/min，氨氣流量為1000-3000sccm的高V-Ш比m面GaN緩沖層以及銦流量為30-60μmol/min，氨氣流量為1000-5000sccm的InN基材料；其特征在于：用SiNx插入層的m面GaN作為緩沖層生長InN基材料。?
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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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