[发明专利]基于TiN掩膜的GaN材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于TiN掩膜的GaN材料，其自下而上包括：衬底层(1)、成核层(2)和c面GaN层(3)，该c面GaN层(3)由表面有位错腐蚀坑的GaN层(31)，覆盖在腐蚀坑上的钝化掩膜(32)，及位于所述GaN层(31)和所述钝化掩膜(32)之上的GaN层(33)组成，其特征在于：

所述c面GaN层(3)中的钝化掩膜(32)采用TiN，以避免对材料整体质量造成的损伤。

2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述衬底层(1)为蓝宝石衬底或硅衬底或GaN衬底。

3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述c面GaN层(3)的三层结构参数如下：

第一层GaN层(31)的厚度为1000-3000nm；

第二层TiN掩膜(32)的厚度为10-20nm；

第三层GaN层(33)的厚度为2000-4000nm。

4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述成核层(2)的材料为GaN或AlN，厚度为10-100nm。

5.一种基于TiN掩膜的GaN材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将衬底上依次放入氢氟酸、丙酮溶液、无水乙醇溶液、去离子水超声清洗5min，最后用氮气吹干；

2)将清洗后的衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，将反应室的真空度降低到小于2×10^-2Torr；再向反应室通入氢气与氨气的混合气体，在MOCVD反应室压力达到为20-760Torr条件下，将衬底加热到温度为900-1200℃，并保持5-10min，完成对衬底的热处理；

3)在热处理后的衬底上采用MOCVD工艺生长厚度为10-100nm的GaN或AlN成核层；

4)在成核层上采用MOCVD工艺生长厚度为1000-3000nm的GaN层，再将其浸入熔融的KOH中腐蚀7-15min，形成具有腐蚀坑的GaN层；

5)在具有腐蚀坑的GaN层表面采用溅射的方法先溅射一层10-20nm的金属Ti，再将其放入MOCVD反应室中加热至1400-1600℃保持10-30min，最后通入氢气与氨气的混合气体，在反应室压力达到为20-760Torr条件下，将表面加热到温度为900-1200℃，并保持20-40min，生成TiN掩膜；

6)采用MOCVD工艺在TiN掩膜上继续生长2000-4000nm的GaN层，完成对材料的制作。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，3)中采用MOCVD工艺生长GaN成核层的工艺条件如下：

反应室压力为20-60Torr，

温度为520-560℃，

镓源流量为50-100sccm，

氢气流量为1200sccm，

氨气流量为3000-4000sccm。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，3)中采用MOCVD工艺生长AlN成核层的工艺条件如下：

反应室压力为20-60Torr，

温度为700-900℃，

氢气流量为1200sccm，

氨气流量为200-300sccm,

铝源流量为100-300sccm。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤4)和6)中采用MOCVD工艺生长c面GaN层的工艺条件如下：

反应室压力为20-60Torr，

温度为1000-1200℃，

氢气流量为1200sccm，

镓源流量为150-180sccm，

氨气流量为2000-5000sccm。