[實用新型]疊設高摻雜層的GaN單晶襯底

有效

• 申請號: 202023034009.4
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN214830784U
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 顧泓;劉宗亮;徐科
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: C30B29/40
• 分類號: C30B29/40;C30B9/12;C30B23/00
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本實用新型公開了一種疊設高摻雜層的GaN單晶襯底。所述疊設高摻雜層的GaN單晶襯底包括籽晶和疊設在所述籽晶上的非摻雜氮化鎵層和高摻雜氮化鎵層，所述高摻雜氮化鎵層分布在兩個所述非摻雜氮化鎵層之間。本實用新型實施例提供的一種疊設高摻雜層的GaN單晶襯底，通過周期性、間隔式插入氮化鎵晶體的高濃度雜質摻雜層，使非摻雜氮化鎵層間內的應力得到有效釋放，最終有效提高了所得的氮化鎵晶體質量。

技術領域

本實用新型特別涉及一種疊設高摻雜層的GaN單晶襯底，屬于半導體技術領域。

背景技術

近年來，氮化鎵(GaN)材料作為第三代半導體的核心，以其獨有的優勢，成為了制備高溫、高壓、高頻、高功率、抗輻射的微電子器件以及短波長、大功率光電子器件的理想材料。但是目前，應用市場中的需求量與當前實際的供給量之間存在著數量上以及質量上的巨大缺口，開發適合規模制造高質量GaN襯底的生產技術對發展器件產業至關重要。在此背景下，助熔劑法(Na-flux)作為一種近熱力學平衡狀態下的生長方法，成為了研究熱點。

與其他生長方式相比，助熔劑法提供了一種可以在相對溫和的生長條件下獲得高質量GaN單晶的方法，且生長速率可達～30μm/h，具備了產業化批量生產的可行性。同時，在助熔劑的生長中，通過對生長溫度、壓力等實驗條件及實驗過程的進一步調控，可獲得連續有效的晶體生長，進而得到大尺寸、高質量的氮化鎵單晶。國內外許多研究團隊都已經投入了對助熔劑法的研究之中，主要有：日本大阪大學、日本東北大學、美國空軍、海軍研究實驗室等。截至目前，利用助熔劑法已成功生長了厘米級、大尺寸(2～6inch)氮化鎵單晶，且單晶位錯密度可降低至～10²/cm²的數量級。

另一方面，雖然助熔劑方法展現了極大的優勢，但是依然存在一定的問題，尤其是在應力調控方面：在助熔劑法生長中，一般采用HVPE等同質襯底作為籽晶材料，進行外延生長。但即使是同質外延生長，由于界面處的晶格常數差異、雜質并入以及熱應力積累等問題，當晶體的尺寸增加時常常導致相應的裂紋產生并最終引起晶體破裂。所以，對于助熔劑法的產業化發展，實現應力調控以及無裂紋生長是亟待解決的重中之重。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于提供一種疊設高摻雜層的GaN單晶襯底，以克服現有技術中GaN單晶襯底應力積累的問題。

為實現前述實用新型目的，本實用新型采用的技術方案包括：

本實用新型實施例提供了一種疊設高摻雜層的GaN單晶襯底，其包括籽晶和疊設在所述籽晶上的非摻雜氮化鎵層和高摻雜氮化鎵層，所述高摻雜氮化鎵層分布在兩個所述非摻雜氮化鎵層之間。

在一些較為具體的實施方案中，所述的疊設高摻雜層的GaN單晶襯底包括依次疊設在所述籽晶上的多個非摻雜層和多個高摻雜氮化鎵層，所述多個高摻雜氮化鎵層間隔分布在所述多個非摻雜層之間。

在一些較為具體的實施方案中，所述的疊設高摻雜層的GaN單晶襯底包括籽晶以及依次疊設在所述籽晶上的第一非摻雜氮化鎵層、高摻雜氮化鎵層和第二非摻雜氮化鎵層。

在一些較為具體的實施方案中，所述的疊設高摻雜層的GaN單晶襯底包括籽晶以及依次疊設在所述籽晶上的第一非摻雜氮化鎵層、第一高摻雜氮化鎵層、第二非摻雜氮化鎵層和第二高摻雜氮化鎵層。

與現有技術相比，本實用新型實施例提供的一種疊設高摻雜層的GaN單晶襯底，通過周期性、間隔式插入氮化鎵晶體的高濃度雜質摻雜層，使非摻雜氮化鎵層間內的應力得到有效釋放，最終有效提高了所得的氮化鎵晶體質量。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。