[發明專利]一種具有AlN壓力調制緩沖層的Si基GaN薄膜及制備方法

在審

• 申請號: 201710455644.3
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107492480A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 于乃森;陳向豐;齊巖;趙海燕;董大朋
• 申請（專利權）人: 大連民族大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 大連一通專利代理事務所(普通合伙)21233
• 代理人: 郭麗華

1.一種具有AlN壓力調制緩沖層的Si基GaN薄膜，其特征在于：該薄膜自下而上依次為Si襯底、AlN應力調制緩沖層、SiN_x掩膜層及GaN外延層。

2.根據權利要求1所述的具有AlN壓力調制緩沖層的Si基GaN薄膜，其特征在于：AlN應力調制緩沖層是由兩層200毫巴壓力生長的AlN緩沖層夾著一層100毫巴條件生長的AlN緩沖層。

3.根據權利要求2所述的具有AlN壓力調制緩沖層的Si基GaN薄膜，其特征在于：該AlN緩沖層的總厚度為200-500納米且100毫巴條件生長的AlN緩沖層厚度為150-200納米。

4.權利要求1的具有AlN壓力調制緩沖層的Si基GaN薄膜的制備方法，其特征在于：具體操作如下：

1)首先將Si襯底放入反應室中并升溫到950℃，在H₂氣氛下，加熱10min以去除襯底表面的氧化膜；

2)在步驟1經處理的Si襯底上生長AlN壓力調制緩沖層，其中三甲基鋁的流量為40毫升/分鐘,氨氣的流量為3500毫升/分鐘，生長溫度為1110-1160℃，首先控制壓力在200毫巴生長AlN緩沖層，當其生長厚度在50-100nm,調節反應室壓力至100毫巴，生長AlN緩沖層，當其生長厚度在100-200nm,恢復生長壓力至200毫巴，生長50-100nm的AlN緩沖層；

3)在步驟2獲得的AlN壓力調制結構緩沖層上生長SiN_x掩膜層，所用源料為氨氣和硅烷，生長條件為：NH₃流量為3500毫升/分鐘,硅烷流量為70毫升/分鐘,生長溫度為1100-1160℃、壓力在200毫巴生長；

4)在步驟3獲得的SiN_x掩膜層上生長GaN外延薄膜層，首先在1110-1160℃，NH₃流量為1500毫升/分鐘及三甲基鎵流量為40毫升/分鐘條件下進行生長，然后再1110-1160℃下，NH₃流量為3500毫升/分鐘及三甲基鎵流量為40毫升/分鐘下進行生長，GaN生長厚度為1-2μm。

5.根據權利要求4所述的具有AlN壓力調制緩沖層的Si基GaN薄膜的制備方法，其特征在于：Si襯底為(111)晶相Si襯底。