【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于半導(dǎo)體，具體涉及一種si基gan外延低位錯(cuò)薄膜及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、由于si襯底上生長gan薄膜存在著熱失配和晶格失配問題，如(0001)面gan與(111)面si之間的熱失配為54％,晶格失配為17％,使得si基gan薄膜在外延生長中常常處于張應(yīng)變狀態(tài),很容易導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。嚴(yán)重的失配問題也會(huì)致使薄膜產(chǎn)生大量位錯(cuò)、層錯(cuò)等微結(jié)構(gòu)缺陷,引起薄膜的電學(xué)和光學(xué)特性下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足之處，提供一種si基gan薄膜結(jié)構(gòu)中降低位錯(cuò)方法。其原理是，在si基gan薄膜生長中algan緩沖層采用線性結(jié)構(gòu)，其al組份由100％線性降低至0％，可有效降低失配導(dǎo)致的位錯(cuò)穿透gan薄膜，改善晶體質(zhì)量。
2、一種si基gan外延低位錯(cuò)薄膜，包括從下至上依次層疊設(shè)置的si襯底1、aln成核層2、線性algan緩沖層3、gan溝道層4、aln阻擋層5、algan勢(shì)壘層6及gap帽層7。
3、一種si基gan外延低位錯(cuò)薄膜的制備方法，包括如下步驟：
4、s1、將si襯底1放入mocvd設(shè)備中升溫至1100-1110℃，h2氛圍下高溫烘烤5mins，并降溫至1070℃生長aln成核層2，其厚度為200nm；；
5、s2、在前述步驟基礎(chǔ)上，降溫至1040℃，生長線性algan緩沖層3，其厚度為3.2μm；
6、s3、在前述步驟基礎(chǔ)上，升溫至1070℃，生長gan溝道層4，其厚度為700nm；p>
7、s4、在前述步驟基礎(chǔ)上，降溫溫至1030℃，aln插入層5，其厚度為1nm；
8、s5、在前述步驟基礎(chǔ)上，升溫至1050℃，生長algan勢(shì)壘層6及gap帽層7，厚度分別為20nm，2nm。
9、所述gan溝道層和algan勢(shì)壘層界面處形成的高濃度二維電子氣(2deg)溝道。
10、優(yōu)選的，所述硅襯底為半絕緣的硅材料，尺寸為6-8inch。
11、優(yōu)選的，所述aln成核層生長溫度為1070℃，厚度為200nm。。
12、優(yōu)選的，所述線性algan緩沖層的生長溫度為1040℃，厚度為3.2μm。
13、優(yōu)選的，所述gan溝道層的生長溫度為1070℃，厚度為700nm。
14、優(yōu)選的，所述aln插入層生長溫度為1030℃，厚度分別為1nm。
15、優(yōu)選的，所述algan勢(shì)壘層的生長溫度為1050℃，厚度為20nm。
16、優(yōu)選的，所述gap帽層的生長溫度為1050℃，厚度為2nm。
17、優(yōu)選的，上述各層均采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法生長。
18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
19、在si基gan材料生長底層時(shí)，由于晶格失配產(chǎn)生大量位錯(cuò)、層錯(cuò)等微結(jié)構(gòu)缺陷,引起薄膜的電學(xué)和光學(xué)特性下降。本專利技術(shù)采用線性algan緩沖層，其al組份由100％線性降低至0％，可有效改善應(yīng)力，降低位錯(cuò)。在該種專利技術(shù)下生長的algan/gan異質(zhì)結(jié)外延材料xrd002由607arcsec降低至445arcsec，見圖2和圖3。
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1.一種Si基GaN外延低位錯(cuò)薄膜，其特征在于，包括從下至上依次層疊設(shè)置的Si襯底(1)、AlN成核層(2)、線性AlGaN緩沖層(3)、GaN溝道層(4)、AlN插入層(5)、AlGaN勢(shì)壘層(6)及Gap帽層(7)，所述AlGaN緩沖層中Al組份的含量由100％線性降低至0％。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的Si基GaN外延低位錯(cuò)薄膜的方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Si基GaN外延低位錯(cuò)薄膜的制備方法，其特征在于，所述AlN成核層(2)生長溫度為1070℃，厚度為200nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Si基GaN外延低位錯(cuò)薄膜的制備方法，其特征在于，所述線性AlGaN緩沖層(3)的生長溫度為1040℃，厚度為3.2μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Si基GaN外延低位錯(cuò)薄膜的制備方法，其特征在于，所述GaN溝道層(4)的生長溫度為1070℃，厚度為700nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Si基GaN外延低位錯(cuò)薄膜的制備方法，其特征在于，所述AlN插入層(5)生長溫度為1030℃，
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Si基GaN外延低位錯(cuò)薄膜的制備方法，其特征在于，所述AlGaN勢(shì)壘層(6)及Gap帽層(7)生長溫度為1050℃，厚度分別為20nm，2nm。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種si基gan外延低位錯(cuò)薄膜，其特征在于，包括從下至上依次層疊設(shè)置的si襯底(1)、aln成核層(2)、線性algan緩沖層(3)、gan溝道層(4)、aln插入層(5)、algan勢(shì)壘層(6)及gap帽層(7)，所述algan緩沖層中al組份的含量由100％線性降低至0％。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的si基gan外延低位錯(cuò)薄膜的方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種si基gan外延低位錯(cuò)薄膜的制備方法，其特征在于，所述aln成核層(2)生長溫度為1070℃，厚度為200nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種si基gan外延低位...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳興，陸俊，黃永，操焰，汪玉清，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西電蕪湖研究院有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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