[發(fā)明專利]Ⅲ族氮化物模板的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011554983.5
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112687523B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何晨光;張康;吳華龍;賀龍飛;陳志濤;趙維;廖乾光;劉云洲
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 北京商專永信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11400
• 代理人: 李彬彬;張函

1.一種Ⅲ族氮化物模板的制備方法，其特征在于，包括：

在異質(zhì)襯底上形成混合極性Ⅲ族氮化物的成核層，所述成核層中含有彼此分離的N極性Ⅲ族氮化物和金屬極性Ⅲ族氮化物；

在所述成核層上形成混合極性Ⅲ族氮化物的生長層，所述生長層中包含金屬極性Ⅲ族氮化物晶柱和N極性Ⅲ族氮化物晶柱，且金屬極性Ⅲ族氮化物晶柱高于N極性Ⅲ族氮化物晶柱；

在所述生長層的金屬極性Ⅲ族氮化物晶柱的上表面通過橫向外延形成金屬極性Ⅲ族氮化物的合攏層；

其中，形成所述成核層和所述生長層的氮源和Ⅲ族金屬源的摩爾比均大于500:1，形成所述合攏層的氮源和Ⅲ族金屬源的摩爾比小于500:1；

所述生長層的形成溫度低于1000℃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在異質(zhì)襯底上形成成核層之前還包括：

向所述異質(zhì)襯底通入氮源，對異質(zhì)襯底進(jìn)行氮化處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括對形成有合攏層的Ⅲ族氮化物模板進(jìn)行熱退火處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，形成所述成核層和所述生長層的氮源和Ⅲ族金屬源的摩爾比均為1000:1-5000:1；和/或

形成所述合攏層的氮源和Ⅲ族金屬源的摩爾比為500:1-1:1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述成核層的形成溫度為500-990℃，所述成核層的形成壓力為30-100mbar，所述成核層的厚度為5-50nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述生長層的形成溫度為500-990℃，所述生長層的形成壓力為30-100mbar，所述生長層的厚度為500-1000nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述合攏層的形成溫度為1000-1400℃，所述合攏層的形成壓力為30-100mbar，所述合攏層的厚度為500-1500nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述異質(zhì)襯底選自藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底或金屬襯底。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，

所述成核層、生長層及合攏層分別通過金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積方法、氫化物氣相外延和分子束外延中的任意一種方法形成。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述方法采用如下至少一種條件：

用于形成所述成核層、生長層及合攏層的所述氮源選自氨、氮等離子體、肼類化合物和胺類化合物中的至少一種；

用于形成所述成核層、生長層及合攏層的所述Ⅲ族金屬源選自有機(jī)金屬；

所述Ⅲ族氮化物選自GaN、AlN、AlGaN、InGaN、AlInGaN中的至少一種。

11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所通入的氮源流量為100-200sccm，通入時間為5-20秒；氮化處理的溫度為500-1000℃，壓力為30-100mbar。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征在于，氮化處理的溫度為700-900℃，壓力為40-60mbar。

13.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，形成所述成核層和所述生長層的氮源和Ⅲ族金屬源的摩爾比均為1500:1-3000:1。

14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，形成所述合攏層的氮源和Ⅲ族金屬源的摩爾比為400:1-200:1。