基于氮化镓核探测器结构的双面氮化镓薄膜外延生长方法技术

本发明专利技术是一种基于氮化镓核探测器结构的双面氮化镓薄膜外延生长方法，其特征包括如下步骤：选择一半绝缘氮化镓衬底；将衬底放入金属有机物化学气相沉积反应腔内（镓面朝上），升温烘烤衬底，同时通入氨气对衬底进行保护，防止衬底氮化镓在升温过程中发生分解；降温至生长温度，同时通入三甲基镓、氨气和硅烷，进行n型镓面氮化镓薄膜外延生长。待生长结束后，取出氮化镓衬底，将衬底翻转后，再次放入金属有机物化学气相沉积反应腔内（氮面朝上），重复上述过程进行n型氮面氮化镓薄膜外延生长。本发明专利技术的优点：方法简单易行，生长周期短，材料性能好，是实现氮化镓核探测器结构高质量、低成本生长的有效解决方案。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及的是一种基于氮化镓核探测器结构的双面氮化镓薄膜外延生长方法，属于半导体


技术介绍

作为第三代半导体材料代表的氮化镓及其多元合金材料，因其光学和电学性能独特、优异而备受学术界和工业界的关注和青睐，目前，氮化镓基材料已广泛应用于光电子(如发光二极管LED和激光二极管LD)和微电子(高电子迁移率晶体管HEMT)领域，是当今半导体界的研究热点。在探测器领域，氮化镓基材料逐渐成为紫外探测器、特别是太阳光盲紫外探测器的研究热点。近年来，氮化镓材料开始应用在核辐射探测领域。氮化镓具有宽带隙、强共价键结合、高熔点、高击穿电场、抗腐蚀、抗辐射等优良性能，它是良好的室温核辐射探测器半导体材料，尤其是在强辐射场的探测方面颇具优势。多年来，在室温半导体核探测器领域，多采用CdZnTe(CZT)化合物半导体材料。它的平均原子序数高，吸收系数大，探测效率高；禁带宽度较大，可在室温下工作。但是，CZT材料生长工艺复杂，价格昂贵。相比CZT材料，氮化镓材料具有更宽的带隙、更强的机械性能、更佳的化学稳定性、更成熟的材料生长和器件制备技术等优势，因此，氮化镓核探测器必将发展成为环境监测、核医学、工业无损检测、安全检查、核武器突防、航空航天、天体物理和高能物理等领域的新一代廉价室温半导体核辐射探测器。
本专利技术针对于氮化镓核探测器所需的双面结构，开发了基于半绝缘氮化镓衬底的双面外延生长方法，该方法简单易行，生长周期短，是实现氮化镓核探测器结构高质量、低成本外延生长的有效解决方案。

技术实现思路

本专利技术提出的是一种基于氮化镓核探测器结构的双面氮化镓薄膜外延生长方法，其目的是针对氮化镓核探测器结构，进行基于半绝缘氮化镓衬底的双面外延生长，为氮化镓核探测器的制备提供材料基础。
本专利技术的技术解决方案：一种基于氮化镓核探测器结构的双面氮化镓薄膜外延生长方法，具体包括如下步骤：
（1）将氮化镓衬底放入金属有机物化学气相沉积系统中（镓面朝上），通入氢气作为载气，同时通入氨气进行保护，其流量为2000～3000sccm，在高温1000～1050℃、反应腔压强100～200torr下加热烘烤0.5～1min，清洁衬底表面；
（2）降低温度至900～950℃，反应腔压强100～200torr，继续通入氨气，其流量为2000～3000sccm，同时通入三甲基镓和硅烷，外延生长n型镓面氮化镓薄膜，三甲基镓流量为20～30sccm，硅烷流量为1～1.5sccm；
（3）待n型镓面氮化镓薄膜生长结束后，反应腔降温过程中，停止通入三甲基镓和硅烷，继续通入氨气进行保护；
（4）反应腔温度降至常温后，将氮化镓衬底翻转后再次放入反应腔中（氮面朝上），氢气作为载气，同时通入氨气进行保护，其流量为2000～3000sccm，在高温1000～1050℃、反应腔压强100～200torr下加热烘烤0.5～1min，清洁衬底表面；
（5）降低温度至900～950℃，反应腔压强100～200torr，继续通入氨气，其流量为2000～3000sccm，同时通入三甲基镓和硅烷，外延生长n型氮面氮化镓薄膜，三甲基镓流量为20～30sccm，硅烷流量为1～1.5sccm。
本专利技术方法简单易行，生长周期短，是实现氮化镓核探测器结构高质量、低成本外延生长的有效解决方案。
附图说明
附图1是本专利技术的一个实施例的工艺流程。
具体实施方式
下面参照本专利技术的附图1，详细的描述本专利技术的实施例。
实施例1：
基于氮化镓核探测器结构的双面氮化镓薄膜外延生长方法，包括如下步骤：
（1）用金属有机物化学气相沉积设备，衬底采用半绝缘氮化镓衬底10，将衬底放入金属有机物化学气相沉积系统中（镓面朝上），通入氢气作为载气，同时通入氨气进行保护，其流量为2000sccm，并在高温1050℃、反应腔压强100torr下加热烘烤1min，清洁衬底表面；
（2）降低温度至950℃，反应腔压强200torr，继续通入氨气，其流量为3000sccm，同时通入三甲基镓和硅烷，外延生长n型镓面氮化镓薄膜20，三甲基镓流量为20sccm，硅烷流量为1.5sccm。n型镓面氮化镓薄膜厚度为100nm；
（3）待n型镓面氮化镓薄膜生长结束后，反应腔降温过程中，停止通入三甲基镓和硅烷，继续通入氨气进行保护；
（4）反应腔温度降至常温后，将氮化镓衬底翻转后再次放入反应腔中（氮面朝上），氢气作为载气，同时通入氨气进行保护，其流量为2000sccm，在高温1000℃、反应腔压强100torr下加热烘烤0.5min，清洁衬底表面；
（5）降低温度至900℃，反应腔压强200torr，继续通入氨气，其流量为3000sccm，同时通入三甲基镓和硅烷，外延生长n型氮面氮化镓薄膜30，三甲基镓流量为20sccm，硅烷流量为1.5sccm，n型氮面氮化镓薄膜厚度为100nm。
以上制作实施例为本专利技术的一般实施方案，制作方法上实际可采用的制作方案是很多的，凡依本专利技术所做的均等变化与装饰，均属于本专利技术的涵盖范围。
本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于氮化镓核探测器结构的双面氮化镓薄膜外延生长方法，其特征是包括如下步骤：（1）将氮化镓衬底放入金属有机物化学气相沉积系统中（镓面朝上），通入氢气作为载气，同时通入氨气进行保护，其流量为2000～3000sccm，在高温1000～1050℃、反应腔压强100～200torr下加热烘烤0.5～1min，清洁衬底表面；（2）降低温度至900～950℃，反应腔压强100～200torr，继续通入氨气，其流量为2000～3000sccm，同时通入三甲基镓和硅烷，外延生长n型镓面氮化镓薄膜，三甲基镓流量为20～30sccm，硅烷流量为1～1.5sccm；（3）待n型镓面氮化镓薄膜生长结束后，反应腔降温过程中，停止通入三甲基镓和硅烷，继续通入氨气进行保护；（4）反应腔温度降至常温后，将氮化镓衬底翻转后再次放入反应腔中（氮面朝上），氢气作为载气，同时通入氨气进行保护，其流量为2000～3000sccm，在高温1000～1050℃、反应腔压强100～200torr下加热烘烤0.5～1min，清洁衬底表面；（5）降低温度至900～950℃，反应腔压强100～200torr，继续通入氨气，其流量为2000～3000sccm，同时通入三甲基镓和硅烷，外延生长n型氮面氮化镓薄膜，三甲基镓流量为20～30sccm，硅烷流量为1～1.5sccm。...

【技术特征摘要】
1.基于氮化镓核探测器结构的双面氮化镓薄膜外延生长方法，其特征是包括如下步骤：
（1）将氮化镓衬底放入金属有机物化学气相沉积系统中（镓面朝上），通入氢气作为载气，同时通入氨气进行保护，其流量为2000～3000sccm，在高温1000～1050℃、反应腔压强100～200torr下加热烘烤0.5～1min，清洁衬底表面；
（2）降低温度至900～950℃，反应腔压强100～200torr，继续通入氨气，其流量为2000～3000sccm，同时通入三甲基镓和硅烷，外延生长n型镓面氮化镓薄膜，三甲基镓流量为20～30sccm，硅烷流量为1～1.5sccm；
（3）待n型镓面氮化镓薄膜生长结束后，反应腔降温过程中，停止通入三甲基镓和硅烷，继续通入氨气进行保护；
（4）反应腔温度降至常温后，将氮化镓衬底翻转后再次放入反应腔中（氮面朝上），氢气作为载气，同时通入氨气进行保护，其流量为2000～300...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亮，罗伟科，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十五研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32