一种SiC衬底上生长高质量GaN外延膜的方法技术

本发明专利技术提供了一种SiC衬底上生长高质量GaN外延膜的方法，包括如下步骤：（1）6H‑SiC衬底预处理后利用吸盘将衬底移动到MOCVD反应室的衬底托盘上；（2）反应室内通入载气H2气体对6H‑SiC进行表面处理；（3）在SiC衬底上沉积AlGaN缓冲层：（4）在AlGaN缓冲层上沉积渐变AlGaN层：（5）在渐变AlGaN层上生长GaN模板；（6）在GaN模板上生长SiNx层；（7）在SiNx层上继续生长GaN外延膜。本发明专利技术制备工艺简单，省去了传统工艺需要对外延片进行掩膜、光刻、腐蚀及二次生长等多次处理的步骤，不但缩短了外延生长周期同时避免了其它杂质的引入。直接在生长过程中通过原位生成SiNx掩膜降低了外延膜的位错密度，提高了后续GaN外延膜的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种SiC衬底上生长高质量GaN外延膜的方法
本专利技术属于半导体光电子领域，具体涉及一种利用原位SiNx掩膜在SiC衬底上生长高质量GaN外延膜的方法。
技术介绍
传统方法在SiC衬底上生长GaN外延膜，除了受到衬底表面氧化硅层的影响外，GaN与6H-SiC衬底间3.4％的晶格失配度和高达42％的热失配率会在GaN外延膜中引入大量的位错和裂纹缺陷。虽然AlN与SiC具有很好的浸润性，设置AlN缓冲层可以避免GaN与6H-SiC衬底接触，会减少GaN外延膜中的位错密度，但是AlN外延膜难以掺杂，故不利于制备垂直结构的LED器件，难以充分发挥SiC衬底导电性良好的优势。侧向过外延生长可以有效的降低GaN外延膜的位错密度，它主要利用侧翼区的掩膜材料与GaN之间的粘附系数非常弱，所以二次生长的GaN层通常不在掩膜上外延生长，仅在窗口区进行生长。在新外延出的GaN膜厚超过掩膜的厚度时，就会侧向外延生长，并覆盖整个掩侧翼区，在侧翼区相互融合，最终能够得到连续平整的GaN外延膜。但是这种方法往往存在两个缺点：首先侧翼区与窗口区产生较大的位错密度差异，造成整个外延片的有效利用率下降；再者工艺十分复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SiC衬底上生长高质量GaN外延膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将6H‑SiC衬底开封后先用丙酮浸泡超声清晰去除油脂，然后浸入80℃的H2SO4和HNO3的混合溶液中以去除表面重金属，并用氢氟酸处理去除氧化硅，干燥后放置在N2保护气氛的MOCVD手套箱中，随后利用吸盘将SiC衬底移动到MOCVD反应室的衬底托盘上；（2）闭合MOCVD反应室，反应室内升温到1000‑1150℃，通入载气H2气体对6H‑SiC进行表面处理，流量为6‑8slpm，反应室的压力为50‑60mbar，H2会与SiC衬底的氧化层反应形成Si—H键， H2的处理导致衬底的表面形成一些局域化的Si—H键的孔...

【技术特征摘要】
2018.10.30 CN 20181127873171.一种SiC衬底上生长高质量GaN外延膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将6H-SiC衬底开封后先用丙酮浸泡超声清晰去除油脂，然后浸入80℃的H2SO4和HNO3的混合溶液中以去除表面重金属，并用氢氟酸处理去除氧化硅，干燥后放置在N2保护气氛的MOCVD手套箱中，随后利用吸盘将SiC衬底移动到MOCVD反应室的衬底托盘上；（2）闭合MOCVD反应室，反应室内升温到1000-1150℃，通入载气H2气体对6H-SiC进行表面处理，流量为6-8slpm，反应室的压力为50-60mbar，H2会与SiC衬底的氧化层反应形成Si—H键，H2的处理导致衬底的表面形成一些局域化的Si—H键的孔和大量的连续Si—O键掩膜；（3）降低反应室内温度至1040℃~1060℃后保持稳定，向反应室同时通入TMGa、TMAl和NH3，TMGa的流量为20-25μmol/min，TMAl的流量为3-3.5μmol/min，NH3的流量为3-5slm，SiH4的流量保持为12-1.8nmol/min，在SiC衬底上沉积AlGaN缓冲层：（4）将TMGa的流量均匀增加至160-200μmol/min，NH3的流量保持为3-5slm，关闭TMAl的输出，将SiH4的流量增至7-8nmol/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：白俊春，周小伟，景文甲，李培咸，平加峰，
申请(专利权)人：江苏晶曌半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32