基于二硒化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵生長方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于二硒化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵生長方法，主要用于改善氮化鎵材料質量。其生長步驟是：(1)脈沖激光淀積生長二硒化錫過渡層；(2)磁控濺射氮化鋁過渡層；(3)熱處理；(4)生長氮化鋁緩沖層；(5)生長低V?Ш比氮化鎵層；(6)生長高V?Ш比氮化鎵層。本發明的氮化鎵薄膜的優點在于，結合了二硒化錫和磁控濺射氮化鋁，材料質量好，適用襯底范圍大，可用于制作高性能氮化鎵基器件。
【專利說明】
基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵生長方法
技術領域
[0001]本發明屬于電子技術領域，更進一步涉及微電子技術領域中的一種基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵生長方法。本發明可用于制作氮化鎵薄膜及其器件。
【背景技術】
[0002]以氮化鎵為代表的第三代半導體具有禁帶寬度大、擊穿場強高、熱導率高、耐腐蝕和抗輻照等優勢，在光電器件和電子器件等領域有廣泛的應用。近來硅襯底氮化鎵基材料生長及器件應用所取得的進展引起人們極大關注。然而硅襯底與氮化鎵的匹配存在著以下問題:(I)具有較大晶格失配；(2)具有較大的熱膨脹系數失配。這些會導致硅襯底上外延的氮化鎵薄膜出現高缺陷密度，很難生長出高質量的氮化鎵外延層。如何減小這些影響，生長高質量氮化鎵薄膜是制作氮化鎵基微波功率器件的關鍵。
[0003]山東華光光電子有限公司在其申請的專利“一種以石墨烯作為緩沖層外延GaN的結構及其制備方法”(申請號:201110112819.3，公布號:CN 102769081A)中公開了一種以石墨烯作為緩沖層外延氮化鎵的結構及其制備方法。該方法的具體步驟如下:(I)在襯底上制備石墨烯層；(2)在石墨烯層上生長一層氮化物薄層；(3)在氮化物薄層上采用金屬有機物化學氣相沉積法生長GaN層，生長速率為0.5ym/h-6ym/h，生長溫度為900-1200°C，厚度為2μm-Sym，使用的載氣為氮氣和氫氣混合氣。該專利具有成本較低，利于大批量生長的優點。但是，該方法仍然存在的不足之處是:1、采用物理氣相淀積的方式需要生長溫度1500°C，這一溫度高于一些襯底如硅的熔點，因此在硅等襯底上無法實現。2、石墨烯厚度很薄，難以有效緩解襯底與氮化鎵的晶格失配，從而極大限制了襯底的選擇范圍。
[0004]蘇州新納晶光電有限公司在其申請的專利“一種石墨烯基底上生長高質量GaN緩沖層的制備方法”(申請號:201410580296.9，公布號:CN 104409319A)中公開了一種在石墨烯基底上生長高質量GaN緩沖層的制備方法。該方法的具體步驟如下:首先準備一襯底，在襯底上制備石墨烯薄層;然后在石墨烯薄層上生長GaN緩沖層;所述GaN緩沖層上生長有本征GaN層，所述GaN緩沖層包括低溫GaN緩沖層與高溫GaN緩沖層，所述GaN緩沖層采用間斷式多次重結晶退火生長的若干厚度相同的低溫GaN緩沖薄層與若干高溫GaN緩沖薄層構成。該方法采用石墨烯作為GaN緩沖層與襯底之間的應力釋放基底，可有效降低材料的位錯密度。但是，該方法仍然存在的不足之處是:1、石墨烯在高溫時容易分解產生大量的C雜質，直接生長GaN使得雜質擴散進入材料中從而影響GaN的材料質量。2、石墨烯厚度很薄，難以有效緩解襯底與氮化鎵的晶格失配，從而極大限制了襯底的選擇范圍。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足，提供一種基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵薄膜的生長方法，以提高氮化鎵薄膜質量。
[000?]為實現上述目的，本發明的具體思路是:首先，在襯底上制備0.34?20nm的二砸化錫;然后，磁控濺射一層氮化鋁過渡層，以緩解襯底與氮化鎵之間由于晶格失配產生的應力；接下來，用MOCVD外延一層氮化鋁薄膜作為緩沖層，以提升材料的質量;最后，再將樣品用MOCVD依次外延低V/III比氮化鎵外延層和高V/III比氮化鎵外延層。
[0007]實現本發明目的技術關鍵是:采用二砸化錫、磁控濺射氮化鋁過渡層和MOCVD外延氮化鋁的方式，首先在襯底上生長二砸化錫，然后磁控濺射氮化鋁過渡層、最后在通過MOCVD外延氮化鋁緩沖層和氮化鎵外延層;通過調節各層生長的壓力、流量、溫度以及厚度生長條件，提高氮化鎵薄膜的質量。
[0008]本發明的具體步驟包括如下:
[0009](I)脈沖激光淀積生長二砸化錫過渡層:
[0010](Ia)將襯底用丙酮和去離子水預處理后烘干；
[0011 ] (lb)將錫粉和砸粉研磨以1:2混合后壓成圓片，放入脈沖激光機的靶托盤上；
[0012](Ic)將預處理后的襯底放在脈沖激光機的接收托盤上，調整接收托盤與靶托盤之間的距離，打開脈沖激光機的加熱源，將接收托盤溫度加熱至2000C，通入氬氣，維持脈沖激光機的腔內壓強5Pa，打開脈沖激光機的脈沖激光源，用355nm的脈沖激光照射放有圓片的脈沖激光機的靶托盤；
[0013](Id)脈沖激光照射0.5h后，圓片中的錫和砸經由脈沖激光反應生成二砸化錫淀積在脈沖激光機接收托盤中的襯底上，從脈沖激光機的接收托盤中取出覆蓋二砸化錫過渡層的襯底；
[0014](2)磁控濺射氮化鋁過渡層:
[0015](2a)將覆蓋二砸化錫過渡層的襯底置于磁控濺射反應系統中，調節磁控濺射反應系統的反應室壓力至IPa，向反應室中通入氮氣和氬氣5min;
[0016](2b)以5N純度的鋁為靶材，采用射頻磁控濺射工藝，向覆蓋二砸化錫過渡層的襯底上濺射氮化鋁薄膜，得到濺射氮化鋁過渡層的基板；
[0017](3)熱處理:
[0018](3a)將濺射氮化鋁過渡層的基板置于金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室中，向金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室通入氫氣與氨氣的混合氣體5min;
[0019](3b)通入氫氣與氨氣的混合氣體5min后，將金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室加熱到600°C，對濺射氮化鋁過渡層的基板進行20min熱處理，得到熱處理后的基板；
[0020](4)生長氮化鋁緩沖層:
[0021](4a)保持金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室壓力為40Torr，將溫度升到10500C，依次通入氫氣與氨氣和鋁源；
[0022](4b)在氫氣與氨氣和鋁源的氣氛下，采用金屬有機物化學氣相淀積法MOCVD在熱處理后的基板上生長氮化鋁緩沖層，得到氮化鋁基板；
[0023](5)生長低V-HI比氮化鎵層:
[0024](5a)將金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室壓力降為20Torr，溫度降到1000 °C，依次通入氫氣、氨氣和鎵源；
[0025](5b)在氫氣、氨氣和鎵源的氣氛下，采用金屬有機物化學氣相淀積MOCVD在氮化鋁基板上生長氮化鎵外延層，得到生長有低V-HI比氮化鎵層的基板；
[0026](6)生長高V-HI比氮化鎵層:
[0027](6a)保持金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室溫度為1000°C，將壓力升高到為40Torr，依次通入氫氣、氨氣和鎵源；
[0028](6b)在氫氣、氨氣和鎵源的氣氛下，采用金屬有機物化學氣相淀積MOCVD法，在生長有低V-HI比氮化鎵層的基板上生長高V-HI比氮化鎵層；
[0029](6c)將金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室溫度降至室溫后取出樣品，得到氮化鎵薄膜。
[0030]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0031]第一，由于本發明采用二砸化錫作為襯底的過渡層，克服了現有技術中采用石墨烯作為襯底的過渡層過于平坦而不利于后續氮化鎵成核的問題，使得本發明的過渡層具有更大起伏的表面形貌，利于后續氮化鎵生長過程中成核島的形成，同時使得本發明的氮化鎵材料質量得到改善，而且二砸化錫具有更好的熱穩定性，避免了由材料分解擴散對后續材料生長帶來的影響，有利于制造性能更優異的氮化鎵基器件。
[0032]第二，由于本發明采用磁控濺射氮化鋁過渡層和金屬有機物化學氣相淀積MOCVD氮化鋁緩沖層，克服了現有技術中氮化物材料只能在晶格失配較小的襯底上生長對襯底有強烈依賴性的問題，使得本發明的氮化鎵能在晶格失配較大的襯底上進行生長，減小了高質量氮化鎵的制造成本。
【附圖說明】
[0033]圖1是本發明的流程圖；
[0034]圖2是本發明的剖面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案和效果做進一步的說明。
[0036]參照附圖1，本發明的具體步驟如下。
[0037]步驟1.脈沖激光淀積生長二砸化錫過渡層:
[0038]將襯底用丙酮和去離子水預處理后烘干;將錫粉和砸粉研磨以1:2混合后壓成圓片，放入脈沖激光機的靶托盤上;將預處理后的襯底放在脈沖激光機的接收托盤上，調整接收托盤與靶托盤之間的距離，打開脈沖激光機的加熱源，將接收托盤溫度加熱至200°C，通入氬氣，維持脈沖激光機的腔內壓強5Pa，打開脈沖激光機的脈沖激光源，用355nm的脈沖激光照射放有圓片的脈沖激光機的靶托盤;脈沖激光照射0.5h后，圓片中的錫和砸經由脈沖激光反應生成二砸化錫淀積在脈沖激光機接收托盤中的襯底上，從脈沖激光機的接收托盤中取出覆蓋二砸化錫過渡層的襯底。其中襯底材料可采用硅、藍寶石、碳化硅三種中的任意一種，錫粉的純度范圍為99.8 %?99.9%,砸粉的純度范圍為99.8 %?99.9 %，圓片的直徑為8?13cm。接收托盤與革E托盤之間的距離為18?381111^35511111激光是通過基頻三倍頻Nd:YAG產生的1064nm激光后得到的，355nm激光的重復頻率1Hz、脈寬1ns、能量密度范圍1.5?2.0J.cm—2;二砸化錫過渡層的厚度為0.34nm?20nm。
[0039]步驟2.磁控濺射氮化鋁。
[0040]先將覆蓋二砸化錫過渡層的襯底置于磁控濺射系統中，調節磁控濺射反應系統的反應室壓力至IPa，向反應室中通入氮氣和氬氣5min。再以5N純度的鋁為靶材，采用射頻磁控濺射，在覆蓋二砸化錫過渡層的襯底上濺射氮化鋁薄膜，以緩解襯底與氮化鎵之間由于晶格失配產生的應力，得到濺射氮化鋁過渡層的基板。氮化鋁過渡層厚度為10?10nm[0041 ] 步驟3.熱處理。
[0042]先將濺射氮化鋁過渡層的基板置于金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室中，向金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室中通入氫氣與氨氣的混合氣體5min。之后，將反應室加熱到600°C，對濺射氮化鋁過渡層的基板進行20min熱處理，得到熱處理后的基板。
[0043]步驟4.生長氮化鋁緩沖層。
[0044]保持金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室壓力為40Torr，將溫度升到1050 °C，依次通入氫氣、氨氣和招源。然后在氫氣、氨氣和的招源的氣氛下，米用金屬有機物化學氣相淀積MOCVD法在熱處理后的基板上生長氮化鋁緩沖層，得到氮化鋁基板。氮化鋁緩沖層的厚度為5?50nm，招源流量為5?lOOymol/min;氨氣流量為100?5000sccm。
[0045]步驟5.生長低V-1II比氮化鎵層。
[0046]將金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室壓力降為20Torr，溫度降到1000 °C，依次通入氫氣、氨氣和鎵源。然后在氫氣、氨氣和鎵源的氣氛下，米用金屬有機物化學氣相淀積MOCVD在氮化鋁基板上生長氮化鎵外延層，得到生長有低V-HI比氮化鎵層的基板。低V-HI比氮化鎵層的厚度為50?200nm，鎵源流量為10?200ymol/min;氨氣流量為1000?3500sccmo
[0047]步驟6.生長高V-1II比氮化鎵層。
[0048]保持金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室溫度為1000°C，將壓力升高到為40Torr，依次通入氫氣、氨氣和鎵源。在氫氣、氨氣和鎵源的氣氛下，米用金屬有機物化學氣相淀積MOCVD法，在生長有低V-HI比氮化鎵層的基板上生長高V-HI比氮化鎵層。將金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室溫度降至室溫后取出樣品，得到氮化鎵薄膜。高V-HI比氮化鎵層的厚度為500?3000nm，鎵源流量為10?200ymol/min;氨氣流量為4000?lOOOOsccm。
[0049]本發明制作的基于二砸化錫與磁控濺射氮化鋁的氮化鎵如圖2所示，其結構自下而上依次為:襯底1、二砸化錫過渡層2、氮化鋁過渡層3、氮化鋁緩沖層4、低V-HI比氮化鎵層
5、高V-HI比氮化鎵層6。
[0050]下面通過在硅和藍寶石襯底上，改變生長氮化鋁緩沖層時，對鋁源流量為5?100μmol/min和氨氣流量為100?5000sccm范圍內選取不同值而獲得不同極性的氮化鎵薄膜的兩個實施例，對本發明做進一步的描述。
[0051 ]實施例1:基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的Ga面氮化鎵薄膜。
[0052]步驟一.脈沖激光淀積生長二砸化錫。
[0053]將硅襯底用丙酮和去離子水預處理后烘干;將錫粉和砸粉研磨以1:2混合后壓成圓片，放入脈沖激光機的靶托盤上，錫粉的純度范圍為99.9%，砸粉的純度范圍為99.9%，圓片的直徑為13cm。將預處理后的襯底放在脈沖激光機的接收托盤上，調整接收托盤與靶托盤之間的距離為38mm，打開脈沖激光機的加熱源，將接收托盤溫度加熱至200°C，通入氬氣，維持脈沖激光機的腔內壓強5Paο打開脈沖激光機的脈沖激光源，基頻三倍頻Nd: YAG產生的1064nm激光后得到355nm激光，用355nm的脈沖激光照射放有圓片的脈沖激光機的革巴托盤。脈沖激光照射0.5h后，圓片中的錫和砸經由脈沖激光反應生成二砸化錫淀積在脈沖激光機接收托盤中的襯底上，從脈沖激光機的接收托盤中取出覆蓋二砸化錫過渡層的襯底。
[0054]步驟二.磁控濺射氮化鋁過渡層。
[0055]先將覆蓋二砸化錫過渡層的襯底置于磁控濺射系統中，調節磁控濺射反應系統的反應室壓力至IPa，向反應室中通入氮氣和氬氣5min。再以5N純度的鋁為靶材，采用射頻磁控濺射，在覆蓋二砸化錫過渡層的襯底上濺射氮化鋁薄膜，以緩解襯底與氮化鎵之間由于晶格失配產生的應力，得到濺射氮化鋁過渡層的基板，氮化鋁過渡層的厚度為20nm。
[0056]步驟三.熱處理。
[0057]先將濺射氮化鋁過渡層的基板置于金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室中，向金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室中通入氫氣與氨氣的混合氣體5min。之后，將反應室加熱到600°C，對濺射氮化鋁過渡層的基板進行20min熱處理，得到熱處理后的基板。
[0058]步驟四.生長氮化鋁緩沖層。
[0059]在鋁源流量為5?ΙΟΟμπιοΙ/min和氨氣流量為100?5000sccm的范圍內分別取20μ11101/111；[11和300800]1作為本實施例的參數。
[0060]保持金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室壓力為40Torr，將溫度升到1050 °C，依次通入氫氣、氨氣和招源。然后在氫氣、氨氣和的招源的氣氛下，米用金屬有機物化學氣相淀積MOCVD法在熱處理后的基板上生長氮化鋁緩沖層，得到氮化鋁基板。
[0061 ] 步驟五.生長低V-HI比氮化鎵層。
[0062]將金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室壓力降為20Torr，溫度降到1000 °C，依次通入氫氣、氨氣和鎵源;接著在氫氣、氨氣和鎵源的氣氛下，米用金屬有機物化學氣相淀積MOCVD在氮化鋁基板上生長氮化鎵外延層，得到生長有低V-HI比氮化鎵層的基板。其中鎵源流量為120ymol/min;氨氣流量為3000sccmo
[0063]步驟六.生長高V-1II比氮化鎵層。
[0064]保持金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室溫度為1000°C，將壓力升高到為40Torr，依次通入氫氣、氨氣和鎵源;在氫氣、氨氣和鎵源的氣氛下，米用金屬有機物化學氣相淀積MOCVD法在生長有低V-HI比氮化鎵層的基板上生長1500nm高V-HI比氮化鎵層，其中鎵源流量為120ymol/min，氨氣流量為5000SCCm。最后將反應室溫度降至室溫后取出樣品，得到Ga面氮化鎵。
[0065]實施例2:基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的N面氮化鎵薄膜。
[0066]步驟A.脈沖激光淀積生長二砸化錫。
[0067]將藍寶石襯底用丙酮和去離子水預處理后烘干;將錫粉和砸粉研磨以1:2混合后壓成圓片，放入脈沖激光機的靶托盤上，錫粉的純度范圍為99.9%，砸粉的純度范圍為99.9%，圓片的直徑為13cm。將預處理后的襯底放在脈沖激光機的接收托盤上，調整接收托盤與靶托盤之間的距離為38mm，打開脈沖激光機的加熱源，將接收托盤溫度加熱至200°C，通入氬氣，維持脈沖激光機的腔內壓強5Pa ο打開脈沖激光機的脈沖激光源，基頻三倍頻Nd:YAG產生的1064nm激光后得到355nm激光，用355nm的脈沖激光照射放有圓片的脈沖激光機的靶托盤。脈沖激光照射0.5h后，圓片中的錫和砸經由脈沖激光反應生成二砸化錫淀積在脈沖激光機接收托盤中的襯底上，從脈沖激光機的接收托盤中取出覆蓋二砸化錫過渡層的襯底。
[0068]步驟B.磁控濺射氮化鋁過渡層。
[0069]先將覆蓋二砸化錫過渡層的襯底置于磁控濺射系統中，調節磁控濺射反應系統的反應室壓力至IPa，向反應室中通入氮氣和氬氣5min。再以5N純度的鋁為靶材，采用射頻磁控濺射，在覆蓋二砸化錫的襯底上濺射氮化鋁薄膜，以緩解襯底與氮化鎵之間由于晶格失配產生的應力，得到濺射氮化鋁過渡層的基板，氮化鋁過渡層的厚度為20nm。
[0070]步驟C.熱處理。
[0071]先將濺射氮化鋁過渡層的基板置于金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室中，向金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室中通入氫氣與氨氣的混合氣體5min。之后，將反應室加熱到600°C，對濺射氮化鋁過渡層的基板進行20min熱處理，得到熱處理后的基板。
[0072]步驟D.生長氮化鋁緩沖層。
[0073]在鋁源流量為5?ΙΟΟμπιοΙ/min和氨氣流量為100?5000sccm的范圍內分別取20μ11101/111；[11和3000800]1作為本實施例的參數。
[0074]保持金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室壓力為40Torr，將溫度升到1050 °C，依次通入氫氣、氨氣和招源。然后在氫氣、氨氣和的招源的氣氛下，米用金屬有機物化學氣相淀積MOCVD法在熱處理后的基板上生長氮化鋁緩沖層，得到氮化鋁基板。
[0075]步驟E.生長低V-HI比氮化鎵層。
[0076]將金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室壓力降為20Torr，溫度降到1000 °C，依次通入氫氣、氨氣和鎵源。接著在氫氣、氨氣和鎵源的氣氛下，米用金屬有機物化學氣相淀積MOCVD在氮化鋁基板上生長150nm低V-HI比氮化鎵外延層，其中鎵源流量為150ymol/min，氨氣流量為2000SCCm。得到生長有低V-HI比氮化鎵層的基板；
[0077]步驟F.生長高V-HI比氮化鎵層。
[0078]保持金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室溫度為1000°C，將壓力升高到為40Torr，依次通入氫氣、氨氣和鎵源;在氫氣、氨氣和鎵源的氣氛下，米用金屬有機物化學氣相淀積MOCVD法在生長有低V-HI比氮化鎵層的基板上生長1200nm高V-HI比氮化鎵外延層，其中鎵源流量為150ymol/min，氨氣流量為5000SCCm。最后將反應室溫度降至室溫后取出樣品，得到N面氮化鎵。
【主權項】
1.一種基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵薄膜生長方法，包括如下步驟: (1)脈沖激光淀積生長二砸化錫過渡層: (Ia)將襯底用丙酮和去離子水預處理后烘干； (Ib)將錫粉和砸粉研磨以1:2混合后壓成圓片，放入脈沖激光機的靶托盤上； (Ic)將預處理后的襯底放在脈沖激光機的接收托盤上，調整接收托盤與靶托盤之間的距離，打開脈沖激光機的加熱源，將接收托盤溫度加熱至200°C，通入氬氣，維持脈沖激光機的腔內壓強5Pa，打開脈沖激光機的脈沖激光源，用355nm的脈沖激光照射放有圓片的脈沖激光機的靶托盤； (Id)脈沖激光照射0.5h后，圓片中的錫和砸經由脈沖激光反應生成二砸化錫淀積在脈沖激光機接收托盤中的襯底上，從脈沖激光機的接收托盤中取出覆蓋二砸化錫過渡層的襯底； (2)磁控濺射氮化鋁過渡層: (2a)將覆蓋二砸化錫過渡層的襯底置于磁控濺射反應系統中，調節磁控濺射反應系統的反應室壓力至IPa，向反應室中通入氮氣和氬氣5min; (2b)以5N純度的鋁為靶材，采用射頻磁控濺射工藝，向覆蓋二砸化錫過渡層的襯底上濺射氮化鋁薄膜，得到濺射氮化鋁過渡層的基板； (3)熱處理: (3a)將濺射氮化鋁過渡層的基板置于金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室中，向金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室通入氫氣與氨氣的混合氣體5min; (3b)通入氫氣與氨氣的混合氣體5min后，將金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室加熱到600°C，對濺射氮化鋁過渡層的基板進行20min熱處理，得到熱處理后的基板； (4)生長氮化鋁緩沖層: (4a)保持金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室壓力為40Torr，將溫度升到1050°C，依次通入氫氣與氨氣和鋁源； (4b)在氫氣與氨氣和鋁源的氣氛下，采用金屬有機物化學氣相淀積法MOCVD在熱處理后的基板上生長氮化鋁緩沖層，得到氮化鋁基板； (5)生長低V-HI比氮化鎵層: (5a)將金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室壓力降為20Torr，溫度降到1000°C，依次通入氫氣、氨氣和鎵源； (5b)在氫氣、氨氣和鎵源的氣氛下，米用金屬有機物化學氣相淀積MOCVD在氮化招基板上生長氮化鎵外延層，得到生長有低V-HI比氮化鎵層的基板； (6)生長高V-HI比氮化鎵層: (6a)保持金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室溫度為1000 °C，將壓力升高到為40Torr，依次通入氫氣、氨氣和鎵源； (6b)在氫氣、氨氣和鎵源的氣氛下，米用金屬有機物化學氣相淀積MOCVD法，在生長有低V-HI比氮化鎵層的基板上生長高v-πι比氮化鎵層； (6c)將金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室溫度降至室溫后取出樣品，得到氮化鎵薄膜。2.根據權利要求1所述的基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵薄膜生長方法，其特征在于，步驟(Ia)中所述的襯底材料可采用硅、藍寶石、碳化硅三種中的任意一種。3.根據權利要求1所述的基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵薄膜生長方法，其特征在于，步驟(Ib)中所述錫粉的純度范圍為99.8 %?99.9%,砸粉的純度范圍為99.8 %?99.9% ；圓片的直徑為8?13cm。4.根據權利要求1所述的基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵薄膜生長方法，其特征在于，步驟(I c)中所述接收托盤與靶托盤之間的距離為18?38_。5.根據權利要求1所述的基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵薄膜生長方法，其特征在于，步驟(Ic)中所述355nm激光是通過基頻三倍頻Nd: YAG產生的1064nm激光后得到的，355nm激光的重復頻率10Hz、脈寬10ns、能量密度范圍1.5?2.0J.cnf2。6.根據權利要求1所述的基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵薄膜生長方法，其特征在于，步驟(Id)中所述的二砸化錫過渡層的厚度為0.34nm?20nmo7.根據權利要求1所述的基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵薄膜生長方法，其特征在于，步驟(2b)中所述的氮化鋁過渡層的厚度為10?lOOnm。8.根據權利要求1所述的基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵薄膜生長方法，其特征在于，步驟(4b)中所述的氮化鋁緩沖層的厚度為5?50nm，鋁源流量為5?10ymol/min ；氨氣流量為100?5000sccm。9.根據權利要求1所述的基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵薄膜生長方法，其特征在于，步驟(5b)中所述的低V-HI比氮化鎵層的厚度范圍為50?200nm，鎵源流量范圍為10?200ymol/min;氨氣流量范圍為1000?3500sccm。10.根據權利要求1所述的基于二砸化錫和磁控濺射氮化鋁的氮化鎵薄膜生長方法，其特征在于，步驟(6b)中所述的高V-πι比氮化鎵層的厚度為500?3000nm，鎵源流量范圍為10?200ymol/min;氨氣流量范圍為4000?lOOOOsccm。
【文檔編號】C23C14/06GK105869998SQ201610333650
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月19日
【發明人】張進成, 呂佳騏, 陳智斌, 龐凱, 朱家鐸, 許晟瑞, 林志宇, 寧靜, 張金風, 郝躍
【申請人】西安電子科技大學