一种Si基GaN及其生长方法技术

本公开提供一种Si基GaN及其生长方法，方法包括：在基础层(1)上生长混合梯度AlGaN层(2)；在混合梯度AlGaN层(2)上生长GaN层(3)；其中，混合梯度AlGaN层(2)中，靠近GaN层(3)一侧的Al含量小于靠近基础层(1)一侧的Al含量，以及靠近GaN层(3)一侧的维度数小于靠近基础层(1)一侧的维度数。本公开的方法降低了后续AlGaN应力调制层和GaN外延层中的穿透位错密度，提高了GaN的晶体质量。提高了GaN的晶体质量。提高了GaN的晶体质量。

【技术实现步骤摘要】
一种Si基GaN及其生长方法


[0001]本公开涉及半导体
，尤其涉及一种Si基GaN及其生长方法。

技术介绍

[0002]氮化镓(GaN)基材料作为一种宽禁带半导体材料，具有可调节禁带宽度大，击穿场强高，电子饱和漂移速度大等特点，以GaN为核心制备的发光二极管、激光二极管、光电探测器和高电子迁移率场效应晶体管在照明显示、微波功率和电力电子等领域具有广泛应用。Si衬底具有尺寸大，热导特性和电导特性好等优点，在Si衬底上外延生长GaN有利于后续器件制备过程中降低成本，提高器件性能。
[0003]然而由于Si与GaN材料上的晶格常数和热膨胀系数差异，导致通常Si基GaN材料的位错面密度高，应力大，难以实现高质量高厚度的无裂纹的Si基GaN材料的外延生长。
[0004]目前，工业界中，Si基GaN材料的外延生长主要通过以二维的方式生长具有一定梯度的AlGaN过渡缓冲层来过滤位错和引入压应力，避免GaN开裂。但是最终得到的GaN位错密度仍不能达到其他异质外延衬底，如蓝宝石，上的水平，严重限制了Si基GaN器件，尤其是激光二极管的发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Si基GaN的生长方法，包括：在基础层(1)上生长混合梯度AlGaN层(2)；在所述混合梯度AlGaN层(2)上生长GaN层(3)；其中，所述混合梯度AlGaN层(2)中，靠近所述GaN层(3)一侧的Al含量小于靠近所述基础层(1)一侧的Al含量，以及靠近所述GaN层(3)一侧的维度数小于靠近所述基础层(1)一侧的维度数。2.根据权利要求1所述的Si基GaN的生长方法，所述在基础层(1)上生长混合梯度AlGaN层(2)包括：在所述基础层(1)上生长混合AlGaN层(21)；在所述混合AlGaN层(21)上生长AlGaN应力调制层(22)；其中，所述混合AlGaN层(21)中，靠近所述AlGaN应力调制层(22)一侧的维度数小于靠近所述基础层(1)一侧的维度数，所述AlGaN应力调制层(22)的Al含量小于所述混合AlGaN层(21)的Al含量。3.根据权利要求2所述的Si基GaN的生长方法，所述在所述基础层(1)上生长混合AlGaN层(21)包括：在所述基础层(1)上生长多个AlGaN三维岛(211)；在所述AlGaN三维岛(211)上生长AlGaN二维层(212)；其中，多个所述AlGaN三维岛(211)之间填充有所述AlGaN二维层(212)以合并各所述AlGaN三维岛(211)中的位错线。4.根据权利要求1所述的Si基GaN的生长方法，所述混合梯度AlGaN层(2)包括第一维度层和第二维度层，所述第一维度层的维度数大于所述第二维度层的维度数；通过降温加压的方式生长所述第一维度层，通过升温降压的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张臻琢，赵德刚，杨静，梁锋，陈平，刘宗顺，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：