一种Si基GaN外延低位错薄膜及其制备方法技术

一种Si基GaN外延低位错薄膜，属于微电子技术领域，包括从下至上依次层叠设置的硅衬底、AlN成核层、AlGaN缓冲层、低温GaN位错阻隔层、GaN沟道层、AlGaN势垒层及GaN盖帽层，本发明专利技术利用低温GaN位错阻隔层能够有效降低氮化镓外延层中的位错密度，同时有效控制外延薄膜中的应力，得到Si衬底上无裂纹、低翘曲度的高质量AlGaN/GaN异质结外延材料。

A Si based Gan epitaxial low dislocation thin film and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种Si基GaN外延低位错薄膜及其制备方法
本专利技术属于微电子
，涉及高质量的半导体器件外延生长中的位错阻隔层技术，具体涉及一种Si基GaN外延低位错薄膜及其制备方法。
技术介绍
由于Si衬底上生长GaN薄膜存在着非常严重的热失配和晶格失配问题，如(0001)面GaN与(111)面Si之间的热失配为54％,晶格失配为17％,使得Si基GaN薄膜在外延生长中常常处于张应变状态,很容易导致裂纹的产生。严重的失配问题也会致使薄膜产生大量位错、层错等微结构缺陷,引起薄膜的电学和光学特性下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术不足之处，提供一种Si基GaN薄膜结构中位错阻隔层技术，其原理是，在Si基GaN薄膜生长中，插入一层位错阻隔层，降低失配导致的位错穿透GaN薄膜，改善晶体质量。一种Si基GaN外延低位错薄膜，包括从下至上依次层叠设置的硅衬底、AlN成核层、AlGaN缓冲层、低温GaN位错阻隔层、GaN沟道层、AlGaN势垒层及GaN盖帽层。一种Si基GaN外延低位错薄膜的制备方法，包括如下步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Si基GaN外延低位错薄膜，其特征在于，包括从下至上依次层叠设置的硅衬底(100)、AlN成核层(101)、AlGaN缓冲层(102)、低温GaN位错阻隔层(103)、GaN沟道层(104)、AlGaN势垒层(105)及GaN盖帽层(106)。/n

【技术特征摘要】
1.一种Si基GaN外延低位错薄膜，其特征在于，包括从下至上依次层叠设置的硅衬底(100)、AlN成核层(101)、AlGaN缓冲层(102)、低温GaN位错阻隔层(103)、GaN沟道层(104)、AlGaN势垒层(105)及GaN盖帽层(106)。


2.一种根据权利要求1所述的Si基GaN外延低位错薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)首先将Si衬底(100)放入反应室中并升温至1100℃，在H2条件下去除表面的氧化膜；
(2)在前述步骤基础上降温至950-1050℃，生长一层ALN成核层(101)，其厚度为80-240nm，该厚度能够通过控制沉积时间及配合MOCVD的监控系统实现；
(3)在前述步骤基础上升温至1000-1100℃，生长ALGaN缓冲层(102)，其厚度为600-1500nm；
(4)在前述步骤基础上降温至750-850℃，生长厚度为200-500nm的GaN位错阻隔层(103)；
(5)在前述步骤基础上升温至1000-1100℃，生长GaN沟道层(104)和AlGaN势垒层(105)及GaN盖帽层(106)，厚度分别为0.8-2.0um，5-35nm，3-5nm。


3.根据权利要求2所述的一种Si基...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆俊，王东，吴勇，陈兴，汪琼，葛林男，严伟伟，何滇，曾文秀，王俊杰，操焰，崔傲，袁珂，陈军飞，张进成，
申请(专利权)人：西安电子科技大学芜湖研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34