[发明专利]生长铝镓氮的方法在审

申请号：	202110601721.8	申请日：	2021-05-31
公开（公告）号：	CN113345797A	公开（公告）日：	2021-09-03
发明（设计）人：	赵德刚;杨静;王柏斌;梁锋;陈平;刘宗顺	申请（专利权）人：	中国科学院半导体研究所
主分类号：	H01L21/02	分类号：	H01L21/02;C23C16/04;C23C16/30
代理公司：	中科专利商标代理有限责任公司 11021	代理人：	孙蕾
地址：	100083 ***	国省代码：	北京;11
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摘要：
搜索关键词：	生长铝镓氮方法
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【说明书】：

本发明公开了一种生长铝镓氮的方法，包括：在衬底上生长成核层；在生长成核层后的衬底上生长铝镓氮；其中，衬底为图形化蓝宝石衬底，成核层在图形化蓝宝石衬底的窗口区域进行三维生长，成核层未覆盖衬底的非窗口区域，铝镓氮在图形化蓝宝石衬底的非窗口区域以及成核层区域进行生长；本申请通过在图形化的蓝宝石衬底上低温生长成核层，控制成核层的生长区域，再生长铝镓氮，可以一次性生长较厚的铝镓氮而不出现裂纹，相较于现有技术来说，工序简单，生产效率高，同时，成本较低。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种生长铝镓氮的方法，可以在衬底一次外延生长铝镓氮的方法。

背景技术

铝镓氮(AlGaN)是直接带隙材料，具有禁带宽度宽的优点，在光电子领域具有重要应用，尤其在紫外波段中，是激光器、发光二极管和探测器中的关键材料。

AlGaN的Al组分可以调节，这使器件的结构设计具有更大的灵活度，但同时Al组分的变化也会导致AlGaN晶格常数的相应变化，无论是氮化镓(GaN)还是氮化铝(AlN)的衬底，都难以与AlGaN实现完美的晶格匹配，这给AlGaN的材料生长带来了困难。AlGaN与衬底之间存在较大的应力，当AlGaN生长厚度超过1μm时极易产生裂纹。

对于富Ga的AlGaN的生长，现在常采用采用GaN图形衬底或采用二次外延的方式来缓解应力、避免裂纹的出现，但是这种方法存在着以下缺陷：

(1)GaN图形衬底价格昂贵，生产成本较高；

(2)二次外延的工艺繁琐，生产效率较低，成本高，成品率低。

发明内容

为了解决上述技术问题，防止AlGaN在外延的时候出现裂痕，本发明公开了一种方法，包括：

在衬底上生长成核层；

在生长所述成核层后的衬底上生长铝镓氮；

其中，所述衬底为图形化蓝宝石衬底，所述成核层在所述图形化蓝宝石衬底的窗口区域进行三维生长，所述成核层未覆盖所述衬底的非窗口区域，所述铝镓氮在所述图形化蓝宝石衬底的非窗口区域以及所述成核层区域进行生长。

根据本发明的一些实施例，所述成核层和所述铝镓氮均采用有有机金属化合物气相外延法进行生长。

根据本发明的一些实施例，所述在衬底上生长成核层包括：将衬底放置在反应室内，温度控制在450～600℃生长所述成核层。

根据本发明的一些实施例，所述成核层的生长厚度范围为0.1～0.4μm。

根据本发明的一些实施例，所述在生长所述成核层后的衬底上生长铝镓氮：将生长后所述成核层的衬底放置在反应室内，温度控制在1000～1100℃。