[发明专利]硅衬底上以三族氮化物为主材的半导体晶体生长方法及器件

摘要

硅衬底上以三族氮化物为主材的半导体晶体生长方法及器件，属于半导体材料及器件技术领域。本发明是关于一种生长在复合中间层表面的三族氮化物半导体的方法及制作相关器件。所述的复合中间层是由在(111)面硅衬底上形成的一层二硼化锆(ZrB₂)薄膜，和与二硼化锆晶格匹配的氮化铝镓(Al_0.26Ga_0.74N)层，及以氮化铝镓(Al_xGa_1－xN，0≤x≤1)为主材的单层或多层缓冲层组合而成。此种能够抑制外延层和衬底晶格不匹配造成的晶体缺陷产生及位错迁移的复合中间层，可生长在部分或全部(111)面硅衬底表面。接着，在此复合中间层上即可生长高质量的单层或多层三族氮化物薄膜，三族氮化物薄膜可以被搀杂成n－型或p－型半导体，以形成p－n结，从而制备各种光电子元器件。

主权项

1.一种硅衬底上以三族氮化物为主材的半导体的晶体生长方法，其特征是包括下述步骤：将硅衬底放入MOCVD反应炉，在氢气氛围中，加热至高温900℃以上，热处理至少10分钟；在第一温度700-1200℃下，以双分子四氢化硼锆Zr(BH4)4为原料，在硅衬底的部分或全部表面上，用MOCVD技术生长一层二硼化锆薄膜；在第二温度高于900℃，在上述的二硼化锆薄膜之上，用MOCVD技术生长一层与二硼化锆晶格匹配的AlxGal-xN，x＝0.26氮化铝镓层；在第三温度400-750℃下，在上述的氮化铝镓层之上，用MOCVD技术生长以AlxGal-xN，0≤x≤1氮化铝镓为主材的三族氮化物单层或多层缓冲层；和在第四温度650-1200℃下，在上述的由二硼化锆薄膜，AlxGal-xN，x＝0.26氮化铝镓层，和以AlxGal-xN，0≤x≤1氮化铝镓为主材的三族氮化物单层或多层缓冲层组成的复合中间层的表面上，用MOCVD技术生长一层或多层以三族氮化物为主材的半导体薄膜。