[发明专利]晶体质量可控的氮化镓薄膜外延生长方法

摘要

一种晶体质量可控的氮化镓薄膜外延生长方法。本发明所述方法的特征是在常规两步法外延工艺中低温缓冲层生长之前加入两层氮化镓的预生长，一层是在1050‑1120℃烘烤过程中的进行氮化镓预生长，一层是在1050‑1120℃烘烤到500‑600℃缓氮化镓冲层生长的降温过程中或者在缓冲层生长温度下进行氮化镓预生长。通过优化这些预生长层的具体生长方式、温度、五三比和生长时间，并优化缓冲层的生长温度，提高在蓝宝石衬底上外延氮化镓薄膜的晶体质量。本发明的优点是，通过改变低温缓冲层的生长温度和预生长层的温度和五三比，能在保证氮化镓薄膜（002）面X射线衍射曲线半高宽值很低的情况下，平滑调整（102）面X射线衍射曲线半高宽值。

主权项

一种氮化镓薄膜外延生长方法，在常规的两步生长方法的基础上，增加2步氮化镓的预生长，其特征在于：在氮化镓500‑600℃缓冲层生长之前加入两层氮化镓的预生长，一层是在1050‑1120℃烘烤过程中的进行氮化镓预生长，一层是在1050‑1120℃烘烤到500‑600℃氮化镓缓冲层生长的降温过程中或者在缓冲层生长温度下进行氮化镓预生长，其生长步骤是：步骤1，升温至1050‑1120℃，在H2气氛中烘烤60‑600秒钟，然后预生长5‑120秒钟的氮化镓，摩尔五三比为300‑1000，然后再进行60‑600秒钟的烘烤；步骤2，在1050‑1120℃烘烤过程到500‑600℃氮化镓缓冲层生长的降温过程中或者在缓冲层生长温度下，进行氮化镓预生长，摩尔五三比为300‑1000，时间为60‑600秒；步骤3，在缓冲层生长温度500‑600℃下生长10‑40nm厚氮化镓缓冲层，摩尔五三比为200‑2000；步骤4，在100‑600秒内升温至900‑1100℃，并恒温30‑300秒；步骤5进行高温氮化镓的初始生长，即三维生长，生长温度为900‑1100℃，时间为300‑1500秒；步骤6，进行氮化镓三维转二维生长，温度升至1000‑1100℃，时间为60‑1200秒；步骤7，进行氮化镓二维生长，生长温度为1000‑1100℃。