[实用新型]用于外延生长氮化镓晶体的复合衬底及氮化镓外延结构

说明书

本实用新型公开了一种用于外延生长氮化镓晶体的复合衬底及氮化镓外延结构。所述用于外延生长氮化镓晶体的复合衬底包括衬底和形成在衬底表面的氮化铝缓冲层，所述氮化铝缓冲层的表面分布有多个孔洞。本实用新型实施例提供的一种用于外延生长氮化镓晶体的复合衬底，结构简单且可以实现原位生长。本实用新型实施例提供的一种用于外延生长氮化镓晶体的复合衬底能够实现在低螺型位错下减少刃型位错，同时可以进一步降低氮化镓外延结构的位错密度。

技术领域

本实用新型特别涉及一种用于外延生长氮化镓晶体的复合衬底及氮化镓外延结构，属于半导体技术领域。

背景技术

异质外延氮化镓薄膜的主要挑战在材料的晶体质量，由于衬底和外延层存在失配，生长的过程中会产生大量的位错，在衬底和外延层之间插入缓冲层的两步生长法，将材料质量提高到了可用的水准；但是，生长获得的材料的位错密度仍然相当高。以蓝宝石衬底上沉积低温氮化镓为缓冲层为例，一般生长后的氮化镓薄膜的位错密度依旧达到了10⁸～10⁹cm^-2。

当前，为缩短生长时间、提高氮化镓的晶体质量，人们开始运用氮化铝溅射模板作为缓冲层。因为氮化铝具有形核密度高的特点，故在其上生长的氮化镓层的螺型位错(氮化镓材料的位错可以简单看作螺型位错和刃型位错之和)密度很低；这是它的优点，但由于氮化铝的键能很高，在表面的迁移能力很差，很难移动而且不易分解；在传统的低温氮化镓作为缓冲层时，可以在氨气保护下，进行再结晶过程，使小岛慢慢迁移、并拢，最终变成三维的大岛，进而在三维转二维的生长合并过程中减少刃型位错的形成；而氮化铝作为缓冲层时，上述想让氮化铝再结晶、小岛变为三维大岛就不再可行。

因此，降低氮化铝缓冲层下的氮化镓材料的刃型位错就变得较为困难，也成为阻碍进一步降低氮化镓外延层的晶体质量的关键技术问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种用于外延生长氮化镓晶体的复合衬底及氮化镓外延结构，以克服现有技术中的不足。

为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：

本实用新型实施例提供了一种用于外延生长氮化镓晶体的复合衬底，其包括衬底和形成在衬底表面的氮化铝缓冲层，所述氮化铝缓冲层的表面分布有多个孔洞。

本实用新型实施例提供了一种氮化镓外延结构，包括所述的复合衬底，以及，生长在所述氮化铝缓冲层上的氮化镓层。

与现有技术相比，本实用新型的优点包括：

1)本实用新型实施例提供的一种用于外延生长氮化镓晶体的复合衬底，结构简单且制作工作简便，本实用新型实施例提供的一种用于外延生长氮化镓晶体的复合衬底能够实现在低螺型位错下减少刃型位错，同时可以进一步降低氮化镓外延结构的位错密度；

2)本实用新型实施例提供的一种氮化镓外延结构，可以稳定的降低氮化镓薄膜的位错密度接近1个数量级，具有很好的实际应用价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例1、实施例2和实施例3中获得的样品(002)晶面的摇摆曲线；

图2是本实用新型实施例1、实施例2和实施例3中获得的样品(102)晶面的摇摆曲线；

图3本实用新型一典型实施案例中提供的一种用于外延生长氮化镓晶体的复合衬底的剖面结构示意图；

图4本实用新型一典型实施案例中提供的另一种用于外延生长氮化镓晶体的复合衬底的剖面结构示意图；

图5本实用新型一典型实施案例中提供的一种氮化镓外延结构的剖面结构示意图。

具体实施方式