[發明專利]利用AlInGaN制作氮化鎵外延薄膜的方法

有效

• 申請號: 201310407479.6
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103489968A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 馮向旭;張寧;劉乃鑫;付丙磊;朱紹歆;張連;魏同波;王軍喜;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/32
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，特別是指一種利用AlInGaN制作氮化鎵外延薄膜的方法。

背景技術

由于現代中國電力主要依靠火電，煤炭資源的匱乏，石油的緊缺和新興能源的不確定性，節能減排成為當代社會經濟發展的重要前提。而普通照明所依靠的白熾燈，節能燈，高壓汞燈等等具有一系列的缺點，發光效率低下?；诘壍腖ED照明成為了節能環保的照明燈具的基礎，被譽為下一代的照明技術。

由于氮化鎵基LED的制備主要依靠從藍寶石上外延生長氮化鎵來進行器件制作，如何獲得高質量的氮化鎵是LED照明技術發展的瓶頸之一。多步生長法是近幾十年發展出來的氮化鎵外延方式，低溫形成氮化鎵成核層，然后高溫生長單晶氮化鎵。這種方式的不足之處是低溫生長的氮化鎵由于和藍寶石襯底的晶格失配而產生了巨大的壓應力，由于其上便生長了高溫氮化鎵，因而此應力便繼承到了其上的氮化鎵層甚至其后的量子阱區域，Mg摻雜氮化鎵區域。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種利用AlInGaN制作氮化鎵外延薄膜的方法，該方法采用AlInGaN四元合金作為氮化鎵外延的成核層，利用In原子的易析出特性生成非致密的AlInGaN外延層來釋放來自晶格失配的應力，從而獲得高質量的氮化鎵外延薄膜。

本發明提供一種利用AlInGaN制作氮化鎵外延薄膜的方法，包括以下步驟：

步驟1：取一外延襯底；

步驟2：在外延襯底上外延一致密薄層，該致密薄層作為后續氮化鎵外延的成核層；

步驟3：暫停生長，使致密薄層發生分解，得到疏松薄層；

步驟4：在疏松薄層上，外延氮化鎵薄膜。

附圖說明

為使審查員能進一步了解本發明的結構、特征及其目的，以下結合附圖及較佳具體實施例的詳細說明如后，其中：

圖1為本發明的制作流程圖；

圖2為本發明的外延襯底上外延AlInGaN的示意圖；

圖3為本發明的恒溫處理分解AlInGaN的示意圖；

圖4為本發明的在AlInGaN上外延氮化鎵的示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1至圖4所示，本發明提供一種利用AlInGaN制作氮化鎵外延薄膜的方法，包括以下步驟：

步驟1：取一外延襯底11，所述外延襯底11的材料為藍寶石、硅或碳化硅等外延襯底，該外延襯底11為平面襯底，為后續的外延生長提供了成核平臺；

步驟2：在外延襯底11上外延一致密薄層12，所述致密薄層12的材料為AlInGaN，其厚度為5-100nm，所述致密薄層12的外延溫度為600-1000℃，生長時間介于5-1000s該致密薄層12作為后續氮化鎵外延的成核層，為后續生成稀疏薄層13提供了原材料，選取合適的In和Al源氣流量最重要，會直接影響致密薄膜12的材料質量及其后疏松薄層13的應力釋放；

步驟3：暫停生長，使致密薄層12發生分解，得到疏松薄層13，所述暫停生長時保持氮氣通入，暫停生長時的時間為1-30秒，所述暫停生長時的溫度停留在外延致密薄層12時的生長溫度，所述疏松薄層13的材料為AlGaN或AlInGaN或兩者的固溶體，所述疏松薄層13為稀疏非致密結構。保持生長溫度并暫停生長有利于In原子的析出，保持0130秒即可完成In析出的過程，留下的疏松結構13保留了三族氮化物的六方晶體結構，是后續氮化鎵外延的成核點；

步驟4：在疏松薄層13上，外延氮化鎵薄膜14，所述氮化鎵薄膜14外延生長溫度大于1000度，由于疏松薄層13其結構疏松，源于晶格失配的應力的到了釋放，因而其上生長的氮化鎵薄膜14可以在一個小的應變環境下外延生長。

其中所述的外延方法為金屬有機化合物氣相外延。

以上所述，僅為本發明中的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術范圍內，可輕易想到的變換或替換，都應涵蓋在本發明的包含范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。