[发明专利]基于六方氮化硼和磁控溅射氮化铝的氮化镓生长方法

摘要

本发明公开了一种基于六方氮化硼和磁控溅射氮化铝的氮化镓生长方法，主要用于改善氮化镓材料质量。其生长步骤是：(1)生长六方氮化硼过渡层；(2)磁控溅射氮化铝成核层；(3)热处理；(4)生长氮化铝过渡层；(5)生长低V‑Ш比氮化镓层；(6)生长高V‑Ш比氮化镓薄膜。本发明的氮化镓薄膜的优点在于，结合了六方氮化硼和磁控溅射氮化铝，具有材料质量好，适用衬底范围大的优点，可用于制作氮化镓外延薄膜及器件。

主权项

1.一种基于六方氮化硼和磁控溅射氮化铝的氮化镓薄膜生长方法，包括如下步骤：(1)生长六方氮化硼过渡层：(1a)将用丙酮和去离子水预处理后的硅片烘干，放入微波等离子体化学气相沉积MPCVD反应室中；(1b)将微波等离子体化学气相淀积MPCVD反应室抽真空，通入少量氢气，打开微波发生器起辉激发产生等离子体，对硅片进行清洗10min；(1c)通入氮气、氦气、氟化硼，将工作气压提升至6.00kPa、调整微波发生器微波功率至750W后，淀积六方氮化硼0.5h；(1d)关闭微波发生器，对等离子体化学气相淀积MPCVD反应室腔体和气路抽真空后，通入氮气至大气压冷却至室温后取出覆盖六方氮化硼过渡层的硅衬底；(2)磁控溅射氮化铝成核层：(2a)将覆盖六方氮化硼过渡层的硅衬底置于磁控溅射系统中，磁控溅射反应室压力为1Pa，通入氮气和氩气5min；(2b)以5N纯度的铝为靶材，采用射频磁控溅射工艺，在覆盖六方氮化硼的硅衬底上溅射氮化铝薄膜，得到溅射氮化铝成核层的基板；(3)热处理：(3a)将溅射氮化铝成核层的基板置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，向金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室通入氢气与氨气的混合气体5min；(3b)通入氢气与氨气的混合气体5min后，将金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室加热到600℃，对溅射氮化铝成核层的基板进行20min热处理，得到热处理后的基板；(4)生长氮化铝过渡层：(4a)保持金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室压力为40Torr，将温度升到1050℃，依次通入氢气与氨气和铝源；(4b)在氢气与氨气和铝源的气氛下，采用金属有机物化学气相淀积法MOCVD在热处理后的基板上生长氮化铝过渡层，得到氮化铝基板；(5)生长低V‑Ш比氮化镓层：(5a)将金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室压力降为20Torr，温度降到1000℃，依次通入氢气、氨气和镓源；(5b)在氢气、氨气和镓源的气氛下，采用金属有机物化学气相淀积MOCVD在氮化铝基板上生长氮化镓外延层，得到覆盖低V‑Ш比氮化镓层的基板；(6)生长高V‑Ш比氮化镓薄膜：(6a)保持金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室温度为1000℃，将压力升高到40Torr，依次通入氢气、氨气和镓源；(6b)在氢气、氨气和镓源的气氛下，采用金属有机物化学气相淀积MOCVD法，在覆盖低V‑Ш比氮化镓层的基板上生长氮化镓薄膜；(6c)将金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室温度降至室温后取出样品，得到氮化镓薄膜。