[發明專利]在硅襯底上形成器件質量的氮化鎵層的方法和裝置

有效

• 申請號: 201480052408.1
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN105579613B
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: G·森達拉姆;A·M·霍雷盧克;D·斯特恩斯
• 申請（專利權）人: 雅達公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/34
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 吳亦華

1.一種用于向硅襯底涂布表面上形成GaN器件層的方法，所述方法包括：

支承所述硅(Si)襯底于原子層沉積(ALD)室內；

使用第一ALD方法向所述硅襯底涂布表面上施加氮化鋁(AlN)成核層；

使用第二ALD方法在所述AlN成核層上施加過渡層；

使用第三ALD方法在所述過渡層上施加GaN器件層；

其中對于所述第一、所述第二和所述第三ALD方法中的每一者的ALD反應溫度介于80℃和800℃之間；以及

加熱所述AlN成核層、所述過渡層和所述GaN器件層中的任何一者的每一部分至高于900℃的退火溫度少于20毫秒。

2.根據權利要求1所述的方法，其中對于所述第一、所述第二和所述第三ALD方法中的每一者的所述ALD反應溫度介于80℃和400℃之間。

3.根據權利要求2所述的方法，其中對于所述第一、所述第二和所述第三ALD方法中的每一者的所述ALD反應溫度處于相同溫度。

4.根據權利要求1所述的方法，其中施加所述過渡層的步驟包括施加多個不同的材料層，其中所述多個不同的材料層中的每一者包含Al_xGa_1-xN化合物并且其中所述多種不同的Al_xGa_1-xN化合物中的每一者通過不同的ALD方法施加。

5.根據權利要求4所述的方法，其中所述第一、所述第二和所述第三ALD方法中的每一者及使用的所述不同的ALD方法中的每一者在相同的ALD反應溫度下進行。

6.一種用于向硅襯底涂布表面上形成GaN器件層的方法，所述方法包括：

支承所述硅(Si)襯底于原子層沉積(ALD)室內；

使用第一ALD方法向所述硅襯底涂布表面上施加氮化鋁(AlN)成核層；

使用第二ALD方法在所述AlN成核層上施加過渡層；

使用第三ALD方法在所述過渡層上施加GaN器件層；

其中對于所述第一、所述第二和所述第三ALD方法中的每一者的ALD反應溫度介于80℃和400℃之間；

其中在所述過渡層上施加所述GaN器件層的步驟產生材料界面；

其中在所述材料界面處存在熱膨脹系數(CTE)失配和晶格間距失配；

其中在所述材料界面處所述熱膨脹系數(CTE)失配和所述晶格間距失配中的至少之一小于如果所述GaN器件層直接施加到所述硅襯底涂布表面上的情況。

7.根據權利要求1所述的方法，其中在加熱所述AlN成核層、所述過渡層和所述GaN器件層中的任何一者的一部分至高于900℃的退火溫度后，所述部分冷卻至低于900℃的溫度并且所述加熱和冷卻周期的持續時間介于300μs和2000μs之間。

8.根據權利要求7所述的方法，其中所述施加過渡層的步驟包括施加多個各包含不同的Al_xGa_1-xN化合物的不同材料層，其中所述多種不同的Al_xGa_1-xN化合物中的每一者通過不同的ALD方法施加，其中所述加熱步驟包括：

進行單個第一加熱步驟來對所述AlN成核層的整個厚度熱退火；

進行多個第二加熱步驟，其各自對所述過渡層的所述多個不同的材料層中的每一者的整個厚度熱退火；

進行第三加熱步驟來對所述GaN器件層的整個厚度熱退火。