[发明专利]表面无微裂纹的Si基III族氮化物外延片有效
申请号: | 201410394782.1 | 申请日: | 2014-08-13 |
公开(公告)号: | CN104201196B | 公开(公告)日: | 2017-07-28 |
发明(设计)人: | 倪金玉;潘磊 | 申请(专利权)人: | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 |
主分类号: | H01L29/15 | 分类号: | H01L29/15;H01L21/205;C30B25/22 |
代理公司: | 南京君陶专利商标代理有限公司32215 | 代理人: | 沈根水 |
地址: | 210016 *** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | 本发明是表面无微裂纹的Si基III族氮化物外延片,其特征是包括Si衬底、二层AlN成核层、三层Al组分递减的AlxGa1−xN中间层、一层AlaGa1‑aN/AlbGa1‑bN超晶格中间层、二层GaN沟道层、和三层势垒层自下而上依次构成。优点本发明生长的Si基III族氮化物异质结,与现有技术相比,表面质量高,无微裂纹。并且可以通过在本发明的外延层结构中采用平均Al组分较低的组分递减AlGaN中间层来达到表面形貌改善的目的,因此有助于降低金属有机物源和氨气之间预反应的影响,改善外延层的晶体质量,并提高外延层的生长速率。 | ||
搜索关键词: | 表面 裂纹 si iii 氮化物 外延 | ||
【主权项】:
表面无微裂纹的Si基III族氮化物外延片,其特征是包括Si衬底、二层AlN成核层、三层Al组分递减的AlxGa1−xN中间层、一层AlaGa1‑aN/AlbGa1‑bN超晶格中间层、二层GaN沟道层、和三层势垒层自下而上依次构成,表面无微裂纹的Si基III族氮化物外延片的生长方法,包括如下步骤:采用金属有机物化学气相淀积MOCVD工艺,1)采用直径101.6mm的111面单晶Si为衬底,在进行氮化物外延层的生长之前,通过氢氟酸基的腐蚀液去除Si衬底表面的氧化膜,然后,将它置于MOCVD设备的反应室中;2)在反应室压力为6.65kPa的氢气气氛下加热Si衬底到1000oC,进行10min的热退火;3)维持反应室压力不变,将衬底温度降低到900oC,通入流速为10L/min的氨气和流速为86μmol/min的三甲基铝TMA,生长厚度为100nm的第一AlN成核层,生长时间为1800s,接着将衬底温度提高到1030oC,在源流速不变的条件下,生长厚度为100nm的第二AlN成核层,生长时间为1800s;4)向反应室中通入流速为86μmol/min的TMA,23μmol/min的三甲基镓TMG和6L/min的氨气,生长Al组分为0.75的第一AlxGa1−xN中间层,生长厚度为350nm,生长时间为3000s,接着,通入流速为86μmol/min的TMA,61μmol/min的TMG和6L/min的氨气,生长Al组分为0.55的第二AlxGa1−xN中间层,生长厚度为500nm,生长时间为4000s,再接着,通入流速为65μmol/min的TMA,124μmol/min的TMG和6L/min的氨气,生长Al组分为0.35的第三AlxGa1−xN中间层,生长厚度为300nm,生长时间为1000s,至此,形成Al组分递减的AlxGa1−xN中间层结构;5)维持反应室压力和衬底温度不变,在第三Al组分递减的AlxGa1−xN中间层上生长60个周期10nm厚Al0.23Ga0.77N/12nm厚Al0.32Ga0.68N的AlaGa1‑aN/AlbGa1‑bN超晶格中间层;其中Al0.23Ga0.77N层生长时通入流速为86μmol/min的TMA,194μmol/min的TMG和6L/min的氨气,Al0.32Ga0.68N层生长时通入流速为86μmol/min的TMA,117μmol/min的TMG和6L/min的氨气,超晶格中间层总的厚度为1300nm,总的生长时间为4500s;6)停止向反应室通入Al源,并将衬底温度降低到1000oC,将反应室压力提高到13.3kPa,通入流速为311μmol/min的TMG和10L/min的氨气,生长厚度为500nm的第一GaN沟道层,生长时间为600s,接着将反应室压力进一步提高到66.5kPa,在源流速不变的条件下,生长厚度为400nm的GaN层,生长时间为1000s;7)将衬底温度提高到1030oC,并将反应室压力降低到13.3kPa,通入流速为52μmol/min的TMA和6L/min的氨气,生长厚度为1nm的AlN插入层,通入流速为32μmol/min的TMA,74μmol/min的TMG和6L/min的氨气,生长Al组分为0.25的Al0.25Ga0.75N有源层,生长厚度为25nm,通入流速为194μmol/min的TMG和10L/min的氨气,生长厚度为3nm的GaN盖帽层,至此,形成包含AlN插入层、Al0.25Ga0.75N有源层和GaN盖帽层的势垒层;至此,表面平整光滑,无微裂纹的Si基Al0.25Ga0.75N/GaN异质结材料生长完成。
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- 一种半绝缘外延层的制造方法,该方法包括向衬底或形成在衬底上的第一外延层注入硼离子,以在该衬底的表面上或在该第一外延层的表面上形成注入硼的区域,以及在该衬底的注入硼的区域上或在该第一外延层的注入硼的区域上生长第二外延层,以形成半绝缘外延层。
- 具有绝缘体上半导体结构和超晶格的半导体器件及相关方法-200780016320.4
- 斯科特·A·柯瑞普斯;K·V·拉奥 - 梅尔斯科技公司
- 2007-05-03 - 2009-05-20 - H01L29/15
- 半导体器件,可以包括SOI衬底、与该衬底相邻的绝缘层、以及与跟该衬底相对的绝缘层的面相邻的半导体层。该器件还可以包括半导体层上的源极和漏极区、与半导体层相邻并在源极和漏极区区之间延伸以限定沟道的超晶格、以及在超晶格上的栅极。所述超晶格可以包括多个堆叠层组,每个层组包括限定基底半导体部分及其上的能带改性层的多个堆叠基底半导体单层。所述能带改性层可以包括限制在相邻基底半导体部分的晶格内的至少一个非半导体单层。所述超晶格可以包含锗。
- 具有被约束的自旋电子掺杂剂的自旋电子器件及相关方法-200780016411.8
- 黄向阳;塞姆德·哈里洛夫;J·A·C·S·F·伊普敦;伊利佳·杜库夫斯基;迈尔柯·伊萨;罗伯特·J·梅尔斯 - 梅尔斯科技公司
- 2007-03-19 - 2009-05-20 - H01L29/15
- 一种自旋电子器件,可以包括至少一个超晶格和至少一个与所述至少一个超晶格耦合的电接触件,所述至少一个超晶格包含多个层组。每一个层组都可以包括限定具有晶格的基础半导体部分的多个堆叠的基础半导体单层、约束在邻近基础半导体部分的晶格内的至少一个非半导体单层、以及自旋电子掺杂剂。该自旋电子掺杂剂可以被所述至少一个非半导体单层约束在基础半导体部分的晶格内。在一些实施例中,可以不需要超晶格的重复结构。
- 专利分类