[發(fā)明專利]一種氮化物半導(dǎo)體材料的外延生長方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011604368.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112820626B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳一仁;周星宇;張志偉;宋航;繆國慶;蔣紅;李志明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C30B25/02;C30B29/40
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 張雪嬌

1.一種氮化物半導(dǎo)體材料的外延生長方法，其特征在于，包括：

S1)在異質(zhì)襯底上外延生長第一層氮化物半導(dǎo)體材料；

S2)在第一層氮化物半導(dǎo)體材料上進行無掩膜濕法刻蝕，得到位錯缺陷處形成微坑的第一層氮化物半導(dǎo)體材料，且微坑處裸漏出異質(zhì)襯底；

S3)在位錯缺陷處形成微坑的第一層氮化物半導(dǎo)體材料上進行二次外延生長氮化物半導(dǎo)體材料；

所述步驟S1)具體為：

在異質(zhì)襯底上經(jīng)低溫氮化物半導(dǎo)體材料成核層生長與高溫氮化物半導(dǎo)體外延層生長，得到第一層氮化物半導(dǎo)體材料；所述低溫氮化物半導(dǎo)體材料成核層的厚度為30～50nm；

所述低溫氮化物半導(dǎo)體材料成核層生長與高溫氮化物半導(dǎo)體外延層生長之間還包括中溫氮化物半導(dǎo)體材料過渡層生長；所述中溫氮化物半導(dǎo)體材料過渡層的厚度為30～60nm；

所述步驟3)中二次外延生長氮化物半導(dǎo)體材料前先將位錯缺陷處形成微坑的第一層氮化物半導(dǎo)體材料在氫氣與氨氣的混合氣氛中進行高溫解吸附；所述高溫解吸附的溫度為1000℃～1250℃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延生長方法，其特征在于，所述異質(zhì)襯底為c面藍寶石；

所述氮化物半導(dǎo)體材料為AlN或GaN。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延生長方法，其特征在于，所述第一層氮化物半導(dǎo)體材料的厚度為500～1000nm；所述二次外延生長氮化物半導(dǎo)體材料的厚度為3～5μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延生長方法，其特征在于，所述步驟S2)中無掩膜濕法刻蝕采用磷酸溶液或強堿性溶液在加熱的條件下進行；

所述磷酸溶液的質(zhì)量濃度為80％～90％；所述強堿性溶液的質(zhì)量濃度為10％～20％；所述加熱的溫度為60℃～150℃；加熱的時間為0.5～2h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延生長方法，其特征在于，所述低溫氮化物半導(dǎo)體材料成核層的生長溫度為880℃～950℃；V/III比為1500～2500；反應(yīng)壓強為40～60mbar；所述高溫氮化物半導(dǎo)體外延層的生長溫度為1250℃～1350℃；V/III比為100～500；反應(yīng)壓強為30～50mbar。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延生長方法，其特征在于，所述中溫氮化物半導(dǎo)體材料過渡層的生長溫度為1000℃～1050℃；V/III比為600～800；反應(yīng)壓強為30～50mbar。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外延生長方法，其特征在于，所述二次外延生長的溫度為1250℃～1350℃；V/III比為100～300；反應(yīng)壓強為30～50mbar。