[發明專利]用于生長GaN外延材料的襯底結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201610224869.3
• 申請日: 2016-04-11
• 公開（公告）號: CN105702565B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 李東昇;丁海生;陳善麟
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司;杭州士蘭明芯科技有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C30B25/18
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 智云

1.一種用于生長GaN外延材料的襯底結構，其特征在于，包括：

支撐襯底；

成核層，形成于所述支撐襯底表面；

緩沖層，形成于所述成核層表面；

晶格匹配層，形成于所述緩沖層表面；

其中，所述緩沖層包含與所述成核層的晶格匹配的元素以及與所述晶格匹配層的晶格匹配的元素；越靠近所述成核層時，所述緩沖層中與所述成核層晶格匹配的元素所占比例越高，與所述晶格匹配層晶格匹配的元素所占比例越低；越靠近所述晶格匹配層時，所述緩沖層中與所述成核層的晶格匹配的元素所占比例越低，與所述晶格匹配層的晶格匹配的元素所占比例越高，所述緩沖層中與所述成核層晶格匹配的元素及與所述晶格匹配層晶格匹配的元素的含量隨所述緩沖層厚度的增加而連續變化；

所述緩沖層材質為In_(1-y)Ga_yN或In_(1-y)Al_(1-x)Ga_(x+y)N中的至少一種，其中x，y為連續變化的正數，x＝t/T，y＝t/T，其中T為所述緩沖層的總厚度，t為0～T之間的連續變化的數值。

2.如權利要求1所述的用于生長GaN外延材料的襯底結構，其特征在于，所述成核層材質為Al、Al₂O₃或AlN中的至少一種。

3.如權利要求1所述的用于生長GaN外延材料的襯底結構，其特征在于，所述晶格匹配層材質為GaN。

4.如權利要求1所述的用于生長GaN外延材料的襯底結構，其特征在于，所述緩沖層的厚度為0.1μm～10μm。

5.如權利要求1所述的用于生長GaN外延材料的襯底結構，其特征在于，所述支撐襯底為硅襯底。

6.一種用于生長GaN外延材料的襯底結構的制作方法，制作用于生長GaN外延材料的襯底結構，其特征在于，包括步驟：

提供一支撐襯底；

在所述支撐襯底表面形成成核層；

在所述成核層表面形成緩沖層，在形成所述緩沖層過程中，通過控制反應氣體的流量大小，使所述緩沖層在越靠近成核層時，與成核層晶格匹配的元素所占比例越高，與晶格匹配層晶格匹配的元素所占比例越低；并且，越靠近所述晶格匹配層時，與成核層晶格匹配的元素所占比例越低，與晶格匹配層晶格匹配的元素所占比例越高，所述緩沖層中與所述成核層晶格匹配的元素及與所述晶格匹配層晶格匹配的元素的含量隨所述緩沖層厚度的增加而連續變化，所述緩沖層材質為In_(1-y)Ga_yN或In_(1-y)Al_(1-x)Ga_(x+y)N中的至少一種，其中x，y為連續變化的正數，x＝t/T，y＝t/T，其中T為所述緩沖層的總厚度，t為0～T之間的連續變化的數值；以及

在所述緩沖層表面形成晶格匹配層。

7.如權利要求6所述的用于生長GaN外延材料的襯底結構的制作方法，其特征在于，通過濺射、MOCVD、HVPE或MBE工藝在所述支撐襯底上形成所述成核層。

8.如權利要求6所述的用于生長GaN外延材料的襯底結構的制作方法，其特征在于，通過MOVCD工藝在所述成核層上形成所述緩沖層。