[發(fā)明專利]一種半極性鎵氮外延片及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811255304.7
• 申請(qǐng)日: 2018-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN109560172B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方志來;吳征遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00;H01L33/32
• 代理公司: 31200 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種半極性鎵氮外延片的制備方法，其特征在于，采用MOCVD技術(shù)，具體步驟為：

（1）在襯底上生長(zhǎng)SiN_x薄層，作為納米掩模層：

將襯底置入MOCVD反應(yīng)腔，高溫清潔和氮化襯底表面，隨后生長(zhǎng)SiN_x薄層；SiN_x薄層的生長(zhǎng)條件為：MOCVD反應(yīng)腔內(nèi)壓強(qiáng)在350-580Torr范圍內(nèi)，襯底溫度控制為450-650℃，通入SiH₄作為硅源，控制SiH₄的流量為0-200sccm，生長(zhǎng)時(shí)間為50-300s；

（2）在SiN_x薄層上生長(zhǎng)高溫GaN島：

將反應(yīng)腔內(nèi)壓強(qiáng)穩(wěn)定在400-550Torr范圍內(nèi)，控制襯底溫度為500-600℃，通入NH₃和三TMGa，作為氮源和鎵源，NH₃/TMGa的比率為500-2500，生長(zhǎng)低溫GaN成核層；隨后升溫退火GaN成核層，退火溫度為1000-1100℃；

在低溫GaN成核層上生長(zhǎng)高溫GaN島；調(diào)整反應(yīng)腔內(nèi)壓強(qiáng)并穩(wěn)定在200-500Torr范圍內(nèi)，控制襯底溫度為1000-1150℃，通入NH₃和TMGa，NH₃/TMGa比率為2000-4000，生長(zhǎng)時(shí)間為500-800s；

（3）控制條件，使得島間進(jìn)行非對(duì)稱性合并：

調(diào)整反應(yīng)腔內(nèi)壓強(qiáng)并穩(wěn)定在30-100Torr范圍內(nèi)，控制襯底溫度為1000-1150℃，通入NH₃和TMGa，NH₃/TMGa比率為400-2000，生長(zhǎng)時(shí)間為700-1300s；

（4）采用非對(duì)稱生長(zhǎng)條件，生長(zhǎng)（11-22）GaN薄膜：

調(diào)整反應(yīng)腔內(nèi)壓強(qiáng)并穩(wěn)定在60-150Torr范圍內(nèi)，控制襯底溫度為1000-1150℃，通入NH₃和TMGa，NH₃/TMGa比率為400-2000，生長(zhǎng)時(shí)間為4500s以上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半極性鎵氮外延片的制備方法，其特征在于,所述襯底材料為m面藍(lán)寶石或硅。

3.一種由權(quán)利要求1或2所述制備方法得到的半極性GaN外延片。

4.一種如權(quán)利要求3所述的半極性GaN外延片在制備發(fā)光InGaN量子阱外延片中的應(yīng)用。

5.一種如權(quán)利要求3所述的半極性GaN外延片在制備半極性GaN基LED中的應(yīng)用。