[發明專利]一種GaN異質結材料及其制作方法

在審

• 申請號: 202011506533.9
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112635551A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 薛軍帥;劉芳;張進成;郝躍;張赫朋;孫志鵬;李藍星;姚佳佳;楊雪妍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/20
• 分類號: H01L29/20;H01L29/06;H01L21/02
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;王喜媛

1.一種GaN異質結材料，自下而上，包括襯底(1)、成核層(2)、溝道層(4)、AlN插入層(5)和勢壘層(7)其特征在于：

所述成核層(2)與溝道層(4)之間增設有GaN緩沖層(3)；

所述插入層(5)和勢壘層(7)之間插入AlGaN帽層(6)；

所述勢壘層(7)采用厚度為3nm-30nm，In組分x在0％-20％之間，Al組分y在80％-100％之間的In_xAl_yGa_1-x-yN，其上增設有勢壘保護層(8)。

2.如權利要求1所述的GaN異質結材料，其特征在于：所述AlGaN帽層(6)，采用Al組分z在10％-30％之間，厚度為1nm-3nm的Al_zGa_1-zN材料。

3.如權利要求1所述的GaN異質結材料，其特征在于：

所述的溝道層(4)，采用InGaN或AlGaN或GaN，厚度為10nm-500nm；

所述的勢壘保護層(8)，采用GaN或AlN，其厚度為1nm-3nm。

4.如權利要求1所述的GaN異質結材料，其特征在于：襯底(1)采用藍寶石材料、Si材料、SiC材料、金剛石材料、氮化鋁材料和氧化鎵材料中的任意一種材料。

5.如權利要求1所述的GaN異質結材料，其特征在于：

所述的成核層(2)，采用AlN或GaN、AlGaN、AlN/AlGaN超晶格的復合層，厚度為100nm-240nm。

6.如權利要求1所述的GaN異質結材料，其特征在于：

所述的GaN緩沖層(3)，厚度為1000nm-3500nm；

所述的AlN插入層(5)，厚度為1nm-2nm。

7.一種GaN異質結材料的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)在襯底基片(1)上，利用金屬有機物化學氣相淀積方法生長100nm-240nm的成核層(2)；

2)用金屬有機物化學氣相淀積方法，在成核層(2)上生長1000nm-3500nm的GaN緩沖層(3)；

3)用金屬有機物化學氣相淀積方法，在GaN緩沖層(3)上生長10nm-500nm的溝道層(4)；

4)用金屬有機物化學氣相淀積方法，在溝道層(4)上生長厚度為1nm-2nm的AlN插入層(5)；

5)用金屬有機物化學氣相淀積方法，在AlN插入層(5)上生長Al組分z在10％-30％之間，厚度為1nm-3nm的Al_zGa_1-z N帽層(6)；

6)用分子束外延方法，在AlGaN帽層(6)上生長其In組分x在0％-20％之間，其Al組分y在80％-100％之間，厚度為3nm-30nm的In_xAl_yGa_1-x-yN勢壘層(7)；

7)用分子束外延方法，在InAlGaN勢壘層(7)上生長厚度為1nm-3nm的勢壘保護層(8),完成GaN異質結材料生長。

8.如權利要求7所述的制作方法，其特征在于：

所述1)中的金屬有機物化學氣相淀積方法，其工藝條件是：溫度為1100℃-1200℃，壓強為40Torr，氨氣流量為2000sccm，鋁源流量為20sccm-30sccm，鎵源流量為100sccm，氫氣流量為3000sccm；

所述2)中的金屬有機物化學氣相淀積方法，其工藝條件是：溫度為1060℃-1150℃，壓強為40Torr，氨氣流量為2000sccm，鎵源流量為90sccm-150sccm，氫氣流量為3000sccm；

所述3)中的金屬有機物化學氣相淀積方法，其工藝條件是：溫度為750℃-1120℃，壓強為40Torr，氨氣流量為2000sccm，鎵源流量為90sccm-120sccm，鋁源流量為12sccm，銦源流量為40sccm，氫氣流量為3000sccm。