[发明专利]极性控制方法、氮化物薄膜制备方法和氮化物薄膜

说明书

本申请实施例提供了一种极性控制方法、氮化物薄膜制备方法和氮化物薄膜，涉及半导体技术领域。该极性控制方法在单晶体衬底上生长具有反演对称中心的界面层，所述界面层用于提供氮极性表面，其中，所述单晶体衬底在垂直方向上的原子具有六方密堆排布结构。通过在所述单晶体衬底上生长具有反演对称中心的界面层，可实现对氮极性的有效控制。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种极性控制方法、氮化物薄膜制备方法和氮化物薄膜。

背景技术

有闪锌矿结构的三族氮化物半导体材料由于在沿[0001]方向缺乏反演对称性，因而表现出极性，沿[0001]极化方向称之为金属极性，沿[000-1]方向称之为氮极性。极性是三族氮化物半导体材料(如AlN，GaN，InN等)重要的性质，对材料生长和器件性能具有重要影响。传统基于氮化镓的电子和光电器件均是金属极性的，因为高质量的金属极性的材料生长较为容易，极性也容易被控制。氮极性氮化物半导体薄膜及其器件，由于具有与金属极性相反的极化电场，应用于高电子迁移率晶体管中可为器件带来更低的接触电阻、更高的耐压能力、更快的开关频率，因而越来越受到关注。

相较于金属极性薄膜生长，采用金属有机物气相外延或者分子束外延在蓝宝石、碳化硅、硅等衬底上生长高质量的氮极性三族氮化物薄膜及器件结构一直存在一些挑战，其中之一就是氮极性的控制。如何实现对氮极性的控制是值得研究的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种极性控制方法、氮化物薄膜制备方法和氮化物薄膜，以解决上述问题。

本申请的实施例可以这样实现：

第一方面，实施例提供一种极性控制方法，所述方法包括：

在单晶体衬底上生长具有反演对称中心的界面层，所述界面层用于提供氮极性三族氮化物薄膜生长表面，其中，所述单晶体衬底在垂直方向上的原子具有六方密堆排布结构。

在可选的实施方式中，所述单晶体衬底为硅衬底。

在可选的实施方式中，所述单晶体衬底为制备有具有金属极性的三族氮化物的单晶体衬底。

在可选的实施方式中，所述在单晶体衬底上生长具有反演对称中心的界面层的步骤包括：

基于表面氧化工艺法，在所述单晶体衬底上生成具有反演对称中心的界面层，其中，所述界面层为具有氧极性表面的金属氧化物薄膜。

在可选的实施方式中，所述在单晶体衬底上生长具有反演对称中心的界面层的步骤包括：

基于金属有机物气相外延法，或者基于分子束外延的方法，通入金属源以及氮源，在所述单晶体衬底上沉积具有反演对称中心的界面层；

第二方面，实施例提供一种氮化物薄膜制备方法，采用前述实施方式任意一项所述的极性控制方法生成界面层，所述界面层用于提供氮极性表面。

在可选的实施方式中，所述方法还包括：

基于气相外延法在所述界面层上生长具有氮极性的三族氮化物薄膜。

在可选的实施方式中，所述基于气相外延法在所述界面层上生长具有氮极性的三族氮化物薄膜的步骤包括：

在所述界面层上生长氮极性保护层，以保护所述界面层不被分解；

基于气相外延法在所述氮极性保护层上生长的三族氮化物薄膜。

在可选的实施方式中，所述氮极性保护层与所述界面层的生长温度相同。

第三方面，实施例提供一种氮化物薄膜，采用前述实施方式任意一项所述的氮化物薄膜制备方法制作形成。