[發明專利]一種在緩沖層上生長氮化鎵外延層的方法

有效

• 申請號: 201310282192.5
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN103361719A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 林明金;魏世禎;胡加輝
• 申請（專利權）人: 華燦光電股份有限公司
• 主分類號: C30B25/18
• 分類號: C30B25/18;C30B29/38;H01L21/02
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 徐立

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種在緩沖層上生長氮化鎵外延層的方法。

背景技術

半導體產業的發展中，GaN（氮化鎵）基材料作為第三代半導體材料的典型代表，具有連續可調的禁帶寬度、高飽和電子漂移速度、耐高溫、大功率容量等優良特性，被用來制作成各種各樣的光電器件和大功率電子器件，具有廣闊的應用前景。

現有的生長GaN外延層的方法是：先在襯底上生長Ga_xAl_1-xN緩沖層，然后在該Ga_xAl_1-xN緩沖層上生長GaN外延層，其中0<x≤1。由于Ga_xAl_1-xN緩沖層的熱傳導性好、熱膨脹系數小，因此Ga_xAl_1-xN緩沖層能減小GaN外延層與襯底之間的熱失配，GaN外延層的表面龜裂傾向小。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

由于襯底的晶格常數遠遠大于GaN外延層的晶格常數，因此襯底與GaN外延層之間會產生嚴重的晶格失配，而Ga_xAl_1-xN緩沖層位于襯底與GaN外延層之間，且Ga_xAl_1-xN緩沖層本身的晶格常數比GaN外延層的晶格常數小，因此Ga_xAl_1-xN緩沖層不能解決襯底與GaN外延層之間的晶格失配問題，致使GaN外延層的應力大、位錯密度高、質量差。

發明內容

本發明的目的是提供一種在緩沖層上生長氮化鎵外延層的方法，能解決現有方法中GaN外延層應力大、位錯密度高、質量差的問題。

本發明實施例提供了一種在緩沖層上生長氮化鎵外延層的方法。所述方法包括：

提供一襯底；

在所述襯底上生長復合緩沖層，所述復合緩沖層為多周期結構，每一周期包括Al_xGa_1-xN層和在所述Al_xGa_1-xN層上生長的In_yGa_1-yN層，其中0<x<1,0<y<0.30；

在所述復合緩沖層上生長GaN外延層。

在本發明的一個實施例中，所述In_yGa_1-yN層的生長壓力高于所述Al_xGa_1-xN層的生長壓力。

進一步地，所述Al_xGa_1-xN層的生長壓力為100～500托。

進一步地，所述In_yGa_1-yN層的生長壓力為200～800托。

在本發明的另一實施例中，所述In_yGa_1-yN層的生長溫度低于所述Al_xGa_1-xN層的生長溫度。

進一步地，所述Al_xGa_1-xN層的生長溫度為500～900℃。

進一步地，所述In_yGa1_-yN層的生長溫度為400～700℃。

進一步地，所述Al_xGa_1-xN層的厚度為1～50nm。

進一步地，所述In_yGa_1-yN層的厚度為1～50nm。

進一步地，所述復合緩沖層的周期數為1～12。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

復合緩沖層包括有In_yGa_1-yN層，由于In_yGa_1-yN層本身的晶格常數介于襯底和GaN外延層晶格常數之間，且In的含量小于30%時，In_yGa_1-yN層的晶格常數接近GaN外延層的晶格常數，因此，In_yGa_1-yN層能緩解襯底與GaN外延層之間的晶格失配，使生長在In_yGa_1-yN層上的GaN外延層的應力減小，GaN外延層位錯密度低、質量好。

附圖說明