[發明專利]一種硅基GaN薄膜及其外延生長方法

在審

• 申請號: 202111004389.3
• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113921376A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 馬金榜;張雅超;李一帆;姚一昕;張進成;馬佩軍;馬曉華;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

1.一種硅基GaN薄膜的外延生長方法，其特征在于，包括步驟：

S1、往反應室中通入三甲基鋁和氨氣，在目標溫度和目標氣體流量下對Si襯底(1)進行預處理；

S2、在預處理后的所述Si襯底(1)上外延生長AlN成核層(3)；

S3、在所述AlN成核層(2)上生長AlGaN緩沖層(4)；

S4、在所述AlGaN緩沖層(3)上生長GaN層(5)。

2.根據權利要求1所述的硅基GaN薄膜的外延生長方法，其特征在于，所述目標溫度為1190-1210℃。

3.根據權利要求2所述的硅基GaN薄膜的外延生長方法，其特征在于，所述生長溫度為1200℃。

4.根據權利要求1所述的硅基GaN薄膜的外延生長方法，其特征在于，所述三甲基鋁的目標氣體流量為180-190sccm。

5.根據權利要求1所述的硅基GaN薄膜的外延生長方法，其特征在于，所述氨氣的目標氣體流量為1300-1400sccm。

6.根據權利要求1所述的硅基GaN薄膜的外延生長方法，其特征在于，步驟S2包括：

S21、利用金屬有機化合物化學氣相沉淀法，往反應室通入三甲基鋁和氨氣，在三甲基鋁流量為240-260sccm、氨氣流量為3800-4200sccm、生長溫度為855-905℃的條件下在預處理后的所述Si襯底(1)上生長AlN，生長時間為60min，形成厚度為20-40nm的第一AlN成核層(31)；

S22、利用金屬有機化合物化學氣相沉淀法，往反應室通入三甲基鋁和氨氣，在三甲基鋁流量為190-200sccm、氨氣流量為1350-1650sccm、生長溫度為1200-1220℃的條件下在預處理后的所述第一AlN成核層(31)上生長AlN，生長時間為60min，形成厚度為160-180nm的第二AlN成核層(32)。

7.根據權利要求1所述的硅基GaN薄膜的外延生長方法，其特征在于，步驟S3包括：

S31、在所述AlN成核層(3)上生長第一AlGaN層(41)；

S32、在所述第一AlGaN層(41)上生長第二AlGaN層(42)，所述第一AlGaN層(41)和所述第二AlGaN層(42)形成階變AlGaN緩沖層(4)。

8.根據權利要求1所述的硅基GaN薄膜的外延生長方法，其特征在于，步驟S1與S2之間還包括步驟：

在所述Si襯底(1)上制備預鋪鋁(2)。

9.根據權利要求8所述的硅基GaN薄膜的外延生長方法，其特征在于，所述預鋪鋁(2)的制備條件為：反應室溫度為1080-1090℃、三甲基鋁流量為10-30sccm，制備得到的所述預鋪鋁(2)的厚度小于10nm。

10.一種硅基GaN薄膜，其特征在于，由如權利要求1～9任一項所述的外延生長方法生長得到。