[發明專利]一種具有復合結構的氮化物緩沖層制作方法

在審

• 申請號: 201610117133.6
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105762247A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 陳凱軒;姜偉;林志偉;卓祥景;方天足;汪洋;童吉楚
• 申請（專利權）人: 廈門乾照光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/00
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 廖吉保;唐紹烈

技術領域

本發明涉及二極管技術領域，尤其是指一種具有復合結構的氮化物緩沖層制作方法。

背景技術

現有技術中，為了在藍寶石、碳化硅、硅等襯底上采用金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）的方法獲得高質量的GaN外延層，通常需要在低溫下沉積一層GaN或者AlN緩沖層，然后在緩沖層上生長GaN外延層。越來越多的研究表明，使用物理氣相沉積（PVD）的方法，可以在襯底上形成更加均勻致密、與襯底結合力更強的AlN緩沖層。美國專利公開號為US20140264363A1公開了使用PVD法沉積具有XRD（002）FWHM<15弧秒且表面粗糙度<2nm的AlN膜。

在沉積AlN緩沖層后，需要使用MOCVD在AlN緩沖層上生長GaN外延層。由于AlN和GaN兩者之間有2.5%的晶格失配，若直接在AlN緩沖層上生長GaN外延層，會在兩種材料之間產生應力。該應力會隨著GaN厚度的增加而逐漸積累，直到GaN的厚度超過臨界厚度，應力將通過失配位錯的方式被釋放，而位于GaN外延層中的失配位錯將嚴重影響器件的性能和壽命。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有復合結構的氮化物緩沖層制作方法，以避免在GaN外延層中產生失配位錯，從而提高器件的性能和壽命，同時能夠精確控制外延層的厚度，提高原子的表面遷移率，從而獲得表面更加平整、厚度均勻性更好的外延層。

為達成上述目的，本發明的解決方案為：

一種具有復合結構的氮化物緩沖層制作方法，包括以下步驟：

一，在襯底上制作AlN緩沖層；

二，在AlN緩沖層上依次生長多組復合結構緩沖層，每組復合結構緩沖層中的AlN層和GaN層都使用脈沖法生長，并且生長AlN層時TMAl和NH₃的脈沖周期都比生長上一個AlN層時的TMAl和NH₃的脈沖周期遞減1個，而生長GaN層時TMGa和NH₃的脈沖周期都比生長上一個GaN層時的TMGa和NH₃的脈沖周期遞增1個，直至生長最后一層復合結構緩沖層中的AlN層時，TMAl和NH₃的脈沖周期都減小為0。

進一步，AlN緩沖層采用PVD、MOCVD、HVPE（氫化物氣相外延）或者ALD（原子層沉積）方法沉積在襯底上。

進一步，每一組復合結構緩沖層的AlN層的厚度小于其應力完全釋放時的臨界厚度。

進一步，每一組復合結構緩沖層的GaN層的厚度小于其應力完全釋放時的臨界厚度。

進一步，在多組復合結構緩沖層上外延生長功能層。

進一步，功能層由第一型導電層、有源層、電子阻擋層及第二型導電層構成，在多組復合結構緩沖層上依次外延生長第一型導電層、有源層、電子阻擋層及第二型導電層。

進一步，襯底為藍寶石襯底、碳化硅襯底或者硅襯底。

一種具有復合結構的氮化物緩沖層，在襯底上生長AlN緩沖層，在AlN緩沖層上依次生長由下層為AlN層和上層為GaN層構成的多組復合結構緩沖層，每一組復合結構緩沖層的厚度相同，多組復合結構緩沖層中的AlN層的厚度沿生長方向逐漸減小直至為零，多組復合結構緩沖層中的GaN層的厚度沿生長方向逐漸增大。

進一步，每一組復合結構緩沖層的AlN層的厚度小于其應力完全釋放時的臨界厚度。

進一步，每一組復合結構緩沖層的GaN層的厚度小于其應力完全釋放時的臨界厚度。

進一步，在多組復合結構緩沖層上外延生長功能層。

進一步，功能層由第一型導電層、有源層、電子阻擋層及第二型導電層構成，在多組復合結構緩沖層上依次外延生長第一型導電層、有源層、電子阻擋層及第二型導電層。

進一步，襯底為藍寶石襯底、碳化硅襯底或者硅襯底。

采用上述方案后，本發明在AlN緩沖層上依次生長由下層為AlN層和上層為GaN層構成的多組復合結構緩沖層，每一組復合結構緩沖層的厚度相同，多組復合結構緩沖層中的AlN層的厚度沿生長方向逐漸減小直至為零，多組復合結構緩沖層中的GaN層的厚度沿生長方向逐漸增大，從而能夠調制AlN和GaN外延層中的應力，避免產生失配位錯，進而提高器件的性能和壽命。

同時，本發明具有復合結構的氮化物緩沖層制作方法，能夠精確控制外延層的厚度，提高原子的表面遷移率，從而獲得表面更加平整、厚度均勻性更好的外延層。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；