氮化镓薄膜材料外延生长的方法

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(21)申请号 CN201710122952.4

(22)申请日 2017.03.03

(71)申请人上海新傲科技股份有限公司

地址 201821 上海市嘉定区普惠路200号

(72)发明人闫发旺张峰赵倍吉刘春雪李晨

(74)专利代理机构上海盈盛知识产权代理事务所(普通合伙)

代理人孙佳胤

(51)Int.CI

H01L21/02

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

氮化镓薄膜材料外延生长的方法

(57)摘要

一种氮化镓薄膜材料外延生长的方法，包括：提供衬底；在所述衬底表面形成缓冲层；在所述缓冲层上形成氮化镓子层；刻蚀部分所述氮化镓子层；多次重复所述形成所述氮化镓子层以及刻蚀部分所述氮化镓子层的步骤，在所述缓冲层表面形成氮化镓层。上述方法可以形成低位错密度、高晶体质量的氮化镓层。

法律状态

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权利要求说明书

1.一种氮化镓薄膜材料外延生长的方法,其特征在于,包括:

提供衬底;

在所述衬底表面形成缓冲层;

在所述缓冲层上形成氮化镓子层;

刻蚀部分所述氮化镓子层;

多次重复所述形成氮化镓子层以及刻蚀部分所述氮化镓子层的步骤,在所述缓冲层表面形成氮化镓层。贾盛强

2.根据权利要求1所述的氮化镓薄膜材料外延生长的方法,其特征在于,采用干法刻蚀工艺刻蚀部分所述氮化镓子层,所述干法刻蚀工艺采用的气体包括刻蚀气体和载气,所述刻蚀气体为Cl2或F2。

3.根据权利要求2所述的氮化镓薄膜材料外延生长的方法,其特征在于,所述干法刻蚀工艺采用的气体中,Cl2或F2的流量为2slm~10slm,体积比为2%~10%。

4.根据权利要求1所述的氮化镓薄膜材料外延生长的方法,其特征在于,所述氮化镓子层的厚度为200nm~800nm。

5.根据权利要求1所述的氮化镓薄膜材料外延生长的方法,其特征在于,所述氮化镓层的厚度为1μm~8μm。

6.根据权利要求1所述的氮化镓薄膜材料外延生长的方法,其特征在于,在形成氮化镓子层后,中止生长一预设时间后,再对所述氮化镓子层进行刻蚀。

7.根据权利要求6所述的氮化镓薄膜材料外延生长的方法,其特征在于,所述预设时间为1s~60min。

8.根据权利要求1所述的氮化镓薄膜材料外延生长的方法,其特征在于,所述缓冲层的材料包括三氧化二铝、氧化铪、氧化钛、氮化钛、氮化铝、氮化铝镓或氮化镓中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的氮化镓薄膜材料外延生长的方法,其特征在于,所述衬底材料包括蓝宝石、碳化硅、硅、氧化锌、氧化铝、铝酸锂或氮化镓中的一种或多种。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域,尤其涉及一种氮化镓薄膜材料外延生长的方法。

背景技术

氮化镓基半导体薄膜材料是应用于紫外/蓝光/绿光发光二极管(LED)、激光器、光电探测器的核心基础材料。同时,其优良的高击穿电压、大功率、高频、抗辐射和高温特性在氮化镓基高电子迁移率晶体管(HEMT)微波射频和功率器件(电力电子)等领域有着广泛的市场应用前景。

目前,氮化镓薄膜材料通常异质外延生长在其它材料的衬底上如蓝宝石、碳化硅、硅等。由于存在晶格和热膨胀系数的差异以及界面化学问题的影响,通常得到的氮化镓薄膜材料的晶体质量较差,需采用各种技术来提高材料晶体质量,如低温缓冲层法、组分渐变层法、衬底图形化方法、位错过滤插入层法等。特别对于大晶

格失配的衬底如硅,外延生长技术的提高对外延材料的晶体质量改善起到至关重要作用。高晶体质量的外延材料是氮化镓得以应用于各种光电或电子器件的前提。因此,为了降低位错密度,缓解应力,提高晶体质量,发展新的外延技术仍然是氮化镓薄膜材料异质外延生长面临的技术课题。