[发明专利]基于二硫化钼和磁控溅射氮化铝的氮化镓生长方法

摘要

本发明公开了一种基于二硫化钼和磁控溅射氮化铝的氮化镓生长方法，主要用于改善氮化镓材料质量。其生长步骤是：(1)生长二硫化钼过渡层；(2)磁控溅射氮化铝过渡层；(3)热处理；(4)生长氮化铝缓冲层；(5)生长低V‑Ш比氮化镓层；(6)生长高V‑Ш比氮化镓层。本发明生长的氮化镓薄膜的优点在于，结合了二硫化钼和磁控溅射氮化铝，氮化镓材料质量好，适用衬底范围大，有利于制作高性能的氮化镓基器件。

主权项

1.一种基于二硫化钼和磁控溅射氮化铝的氮化镓薄膜生长方法，包括如下步骤：(1)生长二硫化钼过渡层：(1a)将衬底用丙酮和去离子水预处理烘干后，放入石英反应炉中；(1b)用两个钼舟,向石英反应炉中分别放入三氧化钼15g和硫40g后，通入流量为0.1～0.3cm3/min的小流量氩气，将石英反应炉中的温度加热至900℃；(1c)增大通入石英反应炉中氩气的流量至1cm3/min，将石英反应炉在900℃下保温8h；(1d)保持通入石英反应炉中的氩气流量1cm3/min不变，将石英反应炉冷却至室温后，取出覆盖二硫化钼过渡层的衬底；(2)磁控溅射氮化铝过渡层：(2a)将覆盖二硫化钼过渡层的衬底置于磁控溅射系统中，磁控溅射反应室压力为1Pa，通入氮气和氩气5min；(2b)以5N纯度的铝为靶材，采用射频磁控溅射工艺，在覆盖二硫化钼过渡层的衬底上溅射氮化铝薄膜，得到溅射氮化铝过渡层的基板；(3)热处理：(3a)将溅射氮化铝过渡层的基板置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，向金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室通入氢气与氨气的混合气体5min；(3b)通入氢气与氨气的混合气体5min后，将金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室加热到600℃，对溅射氮化铝过渡层的基板进行20min热处理，得到热处理后的基板；(4)生长氮化铝缓冲层：(4a)保持金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室压力为40Torr，将温度升到1050℃，依次通入氢气与氨气和铝源；(4b)在氢气与氨气和铝源的气氛下，采用金属有机物化学气相淀积MOCVD在热处理后的基板上生长氮化铝缓冲层，得到氮化铝基板；(5)生长低V-Ш比氮化镓层：(5a)将金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室压力降为20Torr，温度降到1000℃，依次通入氢气、氨气和镓源；(5b)在氢气、氨气和镓源的气氛下，采用金属有机物化学气相淀积MOCVD在氮化铝基板上生长氮化镓外延层，得到生长有低V-Ш比氮化镓层的基板；(6)生长高V-Ш比氮化镓层：(6a)保持金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室温度为1000℃，将压力升高到为40Torr，依次通入氢气、氨气和镓源；(6b)在氢气、氨气和镓源的气氛下，采用金属有机物化学气相淀积MOCVD法，在生长有低V-Ш比氮化镓层的基板上生长高V-Ш比氮化镓层；(6c)将金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室温度降至室温后取出样品，得到氮化镓薄膜。