[发明专利]基于c面Al2O3衬底上极性c面GaN薄膜的MOCVD生长方法有效
| 申请号： | 201010209323.3 | 申请日： | 2010-06-24 |
| 公开（公告）号： | CN101901756A | 公开（公告）日： | 2010-12-01 |
| 发明（设计）人： | 郝跃;许晟瑞;张进成;张金风;毛维;史林玉;付小凡;梁晓祯 | 申请（专利权）人： | 西安电子科技大学 |
| 主分类号： | H01L21/205 | 分类号： | H01L21/205;C23C16/44;C30B29/40 |
| 代理公司： | 陕西电子工业专利中心 61205 | 代理人： | 王品华;朱红星 |
| 地址： | 710071*** | 国省代码： | 陕西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 基于 al sub 衬底 极性 gan 薄膜 mocvd 生长 方法 | ||
1.一种基于c面Al2O3衬底的极性c面GaN薄膜的MOCVD生长方法，包括如下步骤：
(1)将c面Al2O2衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，并向反应室通入氢气与氨气的混合气体，对衬底基片进行热处理，反应室的真空度小于2×10-2Torr，衬底加热温度为900-1200℃，时间为5-10min，反应室压力为20-760Torr；
(2)在热处理后的c面Al2O3衬底上生长厚度为100-300nm，温度为700℃的无应力AlInN成核层；
(3)在所述的AlInN层之上生长厚度为1000-2000nm，镓源流量为5-100μmol/min，氨气流量为2000-5000sccm的c面低V-III比GaN层；
(4)在所述的c面低V-III比GaN层之上生长1-10nm厚的Ti金属层，并对该Ti金属层进行氮化形成第一层TiN层；
(5)在第一层TiN层之上生长厚度为2000-5000nm，镓源流量为5-100μmol/min，氨气流量为3000-10000sccm的高V-III比c面GaN层；
(6)在所述的c面高V-III比GaN层上生长1-10nm厚的Ti金属层，并对该Ti金属层进行氮化形成第二层TiN层；
(7)在第二层TiN层之上生长厚度为2000-5000nm，镓源流量为5-100μmol/min，氨气流量为3000-10000sccm的高V-III比c面GaN层。
2.根据权利要求1所述的极性c面GaN薄膜的MOCVD生长方法，其中步骤(2)所述的AlInN层，其生长工艺条件是：压力为200Torr；铝源流量为5-100μmol/min；铟源流量1-20μmol/min；氨气流量为3000-10000sccm。
3.根据权利要求1所述的极性c面GaN薄膜的MOCVD生长方法，其中步骤(3)所述的c面GaN层，其生长工艺条件是：压力为20-760Torr；镓源流量为5-100μmol/min；氨气流量为2000-5000sccm。
4.根据权利要求1所述的极性c面GaN薄膜的MOCVD生长方法，其中步骤(4)所述的第一层TiN层，其生长工艺条件是：温度为900-1200℃；时间为5-10min；反应室压力为20-760Torr；氨气流量为3000-10000sccm。
5.根据权利要求1所述的极性c面GaN薄膜的MOCVD生长方法，其中步骤(5)所述的GaN层，其生长工艺条件是：压力为20-760Torr；镓源流量为5-100μmol/min；氨气流量为3000-10000sccm。
6.根据权利要求1所述的极性c面GaN薄膜的MOCVD生长方法，其中步骤(6)所述的第二层TiN层，其生长工艺条件是：温度为900-1200℃；时间为5-10min；反应室压力为20-760Torr；氨气流量为3000-10000sccm。
7.根据权利要求1所述的极性c面GaN薄膜的MOCVD生长方法，其中步骤(7)所述的GaN层，其生长工艺条件是：压力为20-760Torr；镓源流量为5-100μmol/min；氨气流量为3000-10000sccm。
8.一种基于c面Al2O3衬底的极性c面GaN薄膜，其特征在于：自下而上依次包括：
c面Al2O3衬底层；
温度为700℃AlInN成核层；
镓源流量为5-100μmol/min，氨气流量为2000-5000sccm的低V-III比GaN层；
第一层TiN层；
镓源流量为5-100μmol/min，氨气流量为3000-10000sccm的高V-III比GaN层；
第二层TiN层；
镓源流量为5-100μmol/min，氨气流量为3000-10000sccm的高V-III比GaN层。
9.根据权利要求8所述极性c面GaN薄膜，其特征在于：所述的AlInN成核层为无应力层，厚度为100-300nm。
10.根据权利要求8所述极性c面GaN薄膜，其特征在于：所述的低V-III比GaN层厚度为1000-2000nm，所述的TiN层厚度为1-10nm，所述的高V-III比GaN层厚度为2000-5000nm。
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H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
H01L21-00 专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备
H01L21-02 .半导体器件或其部件的制造或处理
H01L21-64 .非专门适用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各组的单个器件所使用的除半导体器件之外的固体器件或其部件的制造或处理
H01L21-66 .在制造或处理过程中的测试或测量
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H01L21-70 .由在一共用基片内或其上形成的多个固态组件或集成电路组成的器件或其部件的制造或处理；集成电路器件或其特殊部件的制造
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