硅基氮化镓外延结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅基氮化镓材料外延结构及其制备方法。所述硅基氮化镓外延结构的制备方法包括：在硅衬底上生长AlN成核层；在所述AlN成核层上生长准二维GaN超薄浸润岛；使所述准二维GaN超薄浸润岛在很小的厚度范围内合并，形成GaN超薄过渡层；以及，在所述GaN超薄过渡层上继续生长高质量GaN膜。本发明专利技术以上实施例提供的硅基氮化镓外延结构及其制备方法可以在不生长AlGaN三元合金缓冲层的基础上，实现硅衬底AlN成核层上连续、无间隔、高质量的GaN厚层薄膜的外延生长，从而兼顾实际器件对散热、外延片翘曲、电流垂直输运等的要求，还可以显著提高生产效率，大幅降低器件生产成本。大幅降低器件生产成本。大幅降低器件生产成本。

【技术实现步骤摘要】
硅基氮化镓外延结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种半导体制备工艺，特别涉及一种硅基氮化镓外延结构及其制备方法，属于 半导体


技术介绍

[0002]随着全球能源消耗的快速增长，人们对高性能、高效率半导体器件的需求愈加迫切。以氮 化镓(GaN)为代表的III族氮化物半导体材料具有直接宽带隙、临界击穿场强高、电子饱和漂 移速度快，热导率高和抗辐照能力强等优异特性，在固态照明、可见光通信、紫外杀菌消毒、 电力电子、微波射频等方面具有重要应用价值，迅速成为全球半导体材料的研究热点。
[0003]目前GaN基半导体材料常采用异质外延的方法生长在蓝宝石、碳化硅、硅衬底上。蓝宝石 衬底由于热导率低，对器件的散热和可靠性造成较大影响，因此并不适合制作高温、高频、大 功率器件。碳化硅衬底价格昂贵，且晶圆尺寸与产能受限(目前最大约8英寸)，显著增加了 GaN基半导体器件的制作成本。相比之下，硅衬底作为目前最成熟的半导体材料，具有晶圆尺 寸大(>12英寸)、价格低、晶体质量好、导热能力好、易切割等显著优势，且与Si工艺线兼 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅基氮化镓外延结构的制备方法，其特征在于包括：在硅衬底上生长AlN成核层；在所述A1N成核层上生长准二维GaN超薄浸润岛，所述准二维GaN超薄浸润岛的长度及宽度远大于厚度，且所述准二维GaN超薄浸润岛的厚度为0.1～200nm；使所述准二维GaN超薄浸润岛在1～300nm的厚度范围内合并，形成GaN超薄过渡层；以及在所述GaN超薄过渡层上继续生长GaN膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：在硅衬底上生长厚度为10～1000nm的A1N成核层，优选地，所述AlN成核层厚度为100～400nm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：控制温度为900～1100℃、V/III比为2000～50000、压力为10～200mbar、生长速率为0～1.0μm/h，从而在所述A1N成核层上生长形成所述准二维GaN超薄浸润岛。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于具体包括：控制温度为900～1100℃、压力为10～500mbar、V/III比为1000～50000，使所述准二维GaN超薄浸润岛合并，从而形成所述GaN超薄过渡层。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述硅衬底包括硅(111)、硅(110)或硅(100)衬底，优选为硅(111)衬底；和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙钱，刘建勋，孙秀建，詹晓宁，高宏伟，黄应南，杨辉，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：