[发明专利]同质外延生长的氮化镓的方法及氮化镓材料

说明书

本发明公开了一种同质外延生长的氮化镓的方法，其包括以下步骤：对氮化镓衬底进行外延级别的清洗；在所述氮化镓衬底表面离子注入Fe；将所述氮化镓衬底放入生长反应室中进行热清洁；在预设条件下于所述氮化镓衬底表面同质外延生长氮化镓外延层。本发明提供的同质外延生长的氮化镓的方法，通过在氮化镓衬底表面离子注入Fe，注入的Fe能够在生长氮化镓外延层的过程中扩散对生长界面进行补偿，以改善生长界面处的Si杂质聚集问题；且该方法工艺简单，适合大规模产业化。

技术领域

本发明是关于半导体材料领域，特别是关于一种同质外延生长的氮化镓的方法及氮化镓材料。

背景技术

GaN(氮化镓)基III-V族半导体材料是重要的直接带隙的宽禁带半导体材料。由于其具有禁带宽度大、饱和电子迁移率大、击穿场强大等优异特性，在发光二极管(LED)、激光器(LD)、高电子迁移率晶体管(HEMT)、探测器等领域具有重要的应用。

现有技术中，以GaN衬底外延GaN(同质外延)时，无法得到理想的GaN外延层，在衬底和外延层之间会存在一个几十纳米的界面，在该界面处会聚集C、O、Si等杂质，从而形成漏电通道。其中，C、O杂质可通过热处理去除，而Si杂质目前没有较好的去除方式。

因此，针对现有技术的中的问题有必要提供一种同质外延生长的氮化镓的方法及氮化镓材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同质外延生长的氮化镓的方法及氮化镓材料，该方法能够改善氮化镓衬底和氮化镓外延层间的界面杂质问题。

为实现上述目的，本发明供的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种同质外延生长的氮化镓的方法，其包括以下步骤：

S1：对氮化镓衬底进行外延级别的清洗；

S2：在所述氮化镓衬底表面离子注入Fe；

S3：将所述氮化镓衬底放入生长反应室中进行热清洁；

S4：在预设条件下于所述氮化镓衬底表面同质外延生长氮化镓外延层。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述对氮化镓衬底表面进行外延级别的清洗，包括：将氮化镓衬底置于清洗液中进行超声清洗，超声清洗完成后，用去离子水对所述氮化镓衬底进行冲洗，冲洗完成后，在惰性气氛下对所述氮化镓衬底进行干燥。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述将氮化镓衬底放入清洗液中进行超声清洗，包括：将氮化镓衬底置于丙酮溶液中超声清洗3～8min，更换新的丙酮溶液后再次对所述氮化镓衬底超声清洗3～8min，将氮化镓衬底置于异丙酮溶液中超声清洗3～8min，更换新的异丙酮溶液后再次对所述氮化镓衬底超声清洗3～8min。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述用去离子水对所述氮化镓衬底进行冲洗，包括：用去离子水对完成超声冲洗的所述氮化镓衬底进行冲洗，将所述氮化镓衬底放入盐酸中浸泡3～10min，取出所述氮化镓衬底并用去离子水对所述氮化镓衬底进行冲洗。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述盐酸的体积浓度为50％。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述离子注入Fe的注入能量为100～500keV，注入的深度为50～100nm，注入剂量为1×10¹⁵～5×10¹⁶ions/cm²。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述将所述氮化镓衬底放入生长反应室中进行热清洁，包括：将所述氮化镓衬底放入生长反应室中，通入氢气和氮气，并在300～400℃的温度下保温10min。