【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，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
1、由于si衬底上生长gan薄膜存在着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
1、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薄膜结构中降低位错方法。其原理是，在si基gan薄膜生长中algan缓冲层采用线性结构，其al组份由100％线性降低至0％，可有效降低失配导致的位错穿透gan薄膜，改善晶体质量。
2、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si衬底1、aln成核层2、线性algan缓冲层3、gan沟道层4、aln阻挡层5、algan势垒层6及gap帽层7。
3、一种si基gan外延低位错薄膜的制备方法，包括如下步骤：
4、s1、将si衬底1放入mocvd设备中升温至1100-1110℃，h2氛围下高温烘烤5mins，并降温至1070℃生长aln成核层2，其厚度为200nm；；
5、s2、在前述步骤基础上，降温至1040℃，生长线性algan缓冲层3，其厚度为3.2μm；
6、s3、在前述步骤基础上，升温至1070℃，生长gan沟道层4，其厚度为700nm；p>
7、s4、在前述步骤基础上，降温温至1030℃，aln插入层5，其厚度为1nm；
8、s5、在前述步骤基础上，升温至1050℃，生长algan势垒层6及gap帽层7，厚度分别为20nm，2nm。
9、所述gan沟道层和algan势垒层界面处形成的高浓度二维电子气(2deg)沟道。
10、优选的，所述硅衬底为半绝缘的硅材料，尺寸为6-8inch。
11、优选的，所述aln成核层生长温度为1070℃，厚度为200nm。。
12、优选的，所述线性algan缓冲层的生长温度为1040℃，厚度为3.2μm。
13、优选的，所述gan沟道层的生长温度为1070℃，厚度为700nm。
14、优选的，所述aln插入层生长温度为1030℃，厚度分别为1nm。
15、优选的，所述algan势垒层的生长温度为1050℃，厚度为20nm。
16、优选的，所述gap帽层的生长温度为1050℃，厚度为2nm。
17、优选的，上述各层均采用金属有机化学气相沉积法生长。
18、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
19、在si基gan材料生长底层时，由于晶格失配产生大量位错、层错等微结构缺陷,引起薄膜的电学和光学特性下降。本专利技术采用线性algan缓冲层，其al组份由100％线性降低至0％，可有效改善应力，降低位错。在该种专利技术下生长的algan/gan异质结外延材料xrd002由607arcsec降低至445arcsec，见图2和图3。
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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Si衬底(1)、AlN成核层(2)、线性AlGaN缓冲层(3)、GaN沟道层(4)、AlN插入层(5)、AlGaN势垒层(6)及Gap帽层(7)，所述AlGaN缓冲层中Al组份的含量由100％线性降低至0％。
2.一种制备权利要求1所述的Si基GaN外延低位错薄膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种Si基GaN外延低位错薄膜的制备方法，其特征在于，所述AlN成核层(2)生长温度为1070℃，厚度为200nm。
4.根据权利要求2所述的一种Si基GaN外延低位错薄膜的制备方法，其特征在于，所述线性AlGaN缓冲层(3)的生长温度为1040℃，厚度为3.2μm。
5.根据权利要求2所述的一种Si基GaN外延低位错薄膜的制备方法，其特征在于，所述GaN沟道层(4)的生长温度为1070℃，厚度为700nm。
6.根据权利要求2所述的一种Si基GaN外延低位错薄膜的制备方法，其特征在于，所述AlN插入层(5)生长温度为1030℃，
7.根据权利要求2所述的一种Si基GaN外延低位错薄膜的制备方法，其特征在于，所述AlGaN势垒层(6)及Gap帽层(7)生长温度为1050℃，厚度分别为20nm，2nm。
...【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si衬底(1)、aln成核层(2)、线性algan缓冲层(3)、gan沟道层(4)、aln插入层(5)、algan势垒层(6)及gap帽层(7)，所述algan缓冲层中al组份的含量由100％线性降低至0％。
2.一种制备权利要求1所述的si基gan外延低位错薄膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种si基gan外延低位错薄膜的制备方法，其特征在于，所述aln成核层(2)生长温度为1070℃，厚度为200nm。
4.根据权利要求2所述的一种si基gan外延低位...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈兴，陆俊，黄永，操焰，汪玉清，
申请(专利权)人：西电芜湖研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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