一种MOCVD中InN/LT‑AlN复合应力释放缓冲层技术制造技术

本发明专利技术提供一种在MOCVD机台中使用的InN/LT‑AlN复合应力释放缓冲层技术。应力释放层是在MOCVD材料生长中一种重要功能层，能实现良好的应力释放效果，改善外延片的翘曲度以及晶体质量，尤其在GaN‑On‑Silicon这种存在巨大的热失配和晶格失配的异质材料外延生长中显得特别重要。本发明专利技术提供了InN/LT‑AlN复合应力释放缓冲层技术，在LT‑AlN(低温氮化铝)缓冲层生长前先沉积一层InN功能层，从而形成复合应力释放缓冲层，从而很好的释放异质生长中带来的应力。

【技术实现步骤摘要】
一种MOCVD中InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层技术
本专利技术属于半导体材料制造领域，涉及高质量的半导体器件外延生长中的复合应力释放缓冲层技术。
技术介绍
由于衬底(Si、蓝宝石、碳化硅等)与GaN外延层有不同的晶格失配和热膨胀系数，生长后在外延层会产生内应力。在某些领域，外延层中的应力场不同程度地影响或者制约着器件的性能。异质外延的应力场成为半导体领域的困扰问题之一。目前，科学研究者通过不同的途径进行应力释放，也取得了突破性的进展。包括超晶格缓冲层技术，渐变AlGaN缓冲层技术，梯度AlGaN缓冲层技术，LT-AlN(低温氮化铝)缓冲层技术等，这些技术有着各自的优缺点，其中LT-AlN缓冲层是一种高效消除应力场的技术，同时它还在一定程度上阻隔位错提高晶体质量。但是其对外延片翘曲度的改善却没有明显的效果。
技术实现思路
本专利技术提供一种MOCVD中InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层技术，。其原理是，在MOCVD异质外延生长中，插入一层或是多层InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层，利用InN层本身材料特性，改善单一LT-AlN缓冲层的应力释放效果，以及增强其对外延层的翘曲度控制能力。MOCVD外延生长异质外延，尤其在硅上生长氮化镓外延，离不开应力调节的功能层。本专利技术利用InN材料低温生长，在高温下容易分解团聚的特性，配合AlN材料的高温稳定、高浸润特性，复合成高质量的应力调节功能层，从而释放异质材料生长产生的应力，完成高质量、低应力状态乃至无应力状态的外延氮化镓层生长。需要说明的是，本专利技术MOCVD异质外延生长中，InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层技术，其InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层的设置，可以是一层或是多层。附图说明图1是本专利技术的标准InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层示意图图2-1是本专利技术实施例1，底层为GaN的InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层示意图图2-2是本专利技术实施例2，底层为AlGaN的InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层示意图图2-3是本专利技术实施例3，底层为多层InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层示意图具体实施方式本专利技术一种MOCVD中InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层技术，其外延生长方案的实施过程如下：1.在MOCVD中使用缓冲层技术，在异质衬底如蓝宝石，硅片，碳化硅等上，生长一层氮化镓薄膜。2.将温度降低到500℃-800℃之间，生长一层2-20nm厚的InN薄层。3.接着，将温度调到与InN生长温度温差50℃或以内，生长一层5-20nm厚的AlN层薄膜。4.生长AlN薄膜后，停止生长0-20s，再升高温度生长氮化镓层。5.根据需要，在MOCVD异质外延生长中，其InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层，可以设置一层或是多层，其生长，可以进行一次或是多次。如图1所示，为标准的InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层示意图，1是衬底材料，可为蓝宝石，硅，碳化硅等；2为缓冲层；3为下层GaN；4为InN层；5为LT-AlN层；6为上层GaN。通过本专利技术，利用InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层技术，可以实现大幅度减小氮化镓系材料在异质衬底上的生长应力，并可控制氮化镓材料外延层的翘曲度。从而为异质材料生长氮化镓制备器件提供更好的基础。实施例1.如图2-1所示，是底层为GaN的外延生长方案，1是衬底材料层，可为蓝宝石，硅，碳化硅等；2为缓冲层；3为下层GaN层；4为InN层；5为LT-AlN层；6为上层GaN层；7是功能层，可为量子阱结构，二维电子气结构等。实施例2.如图2-2所示，是底层为AlGaN的外延生长方案，1是衬底材料层，可为蓝宝石，硅，碳化硅等；2为缓冲层；3为下层AlGaN层；4为InN层；5为LT-AlN层；6为上层GaN层；7是功能层，可为量子阱结构，二维电子气结构等。实施例3.如图2-3所示，是底层为多层InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层外延生长方案，1是衬底材料层，可为蓝宝石，硅，碳化硅等；2为缓冲层；3为下层AlGaN或GaN层；4为InN层；5为LT-AlN层；6为中层GaN层；7为InN层；8为LT-AlN层；9为上层GaN层；10是功能层，可为量子阱结构，二维电子气结构等。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MOCVD中InN/LT‑AlN复合应力释放缓冲层技术，其特征在于，在MOCVD异质外延生长中，插入InN/LT‑AlN复合应力释放缓冲层。

【技术特征摘要】
1.一种MOCVD中InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层的生长方法，其特征在于，在MOCVD异质外延生长中，插入InN/LT-AlN复合应力释放缓冲层；所述InN层材料的生长温...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗睿宏，张国义，
申请(专利权)人：东莞市中镓半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44