[发明专利]用于氮化物外延材料的衬底预处理方法及外延材料

说明书

本发明适用于氮化物材料制备方法技术领域，提供了一种用于氮化物外延材料的衬底预处理方法及外延材料。其中，用于氮化物外延材料的衬底预处理方法，在衬底上生长外延材料之前还包括以下步骤：将衬底设置在反应室内、并将衬底升温至700℃‑1600℃；向反应室内通入MO源和载气对衬底表面进行预处理，MO源为三甲基镓、三甲基铟或三乙基镓中的一种或多种；达到预设时间后，停止通入MO源。本申请提供的用于氮化物外延材料的衬底预处理方法，在生长外延材料之前，首先对衬底进行预处理，一方面可清洁衬底，另一方面可在衬底表面形成如自由基、原子、离子等微粒，这些微粒可以改善氮化物外延材料的晶体质量，进而改善器件的功率、频率特性。

技术领域

本发明属于氮化物材料制备方法技术领域，尤其涉及一种用于氮化物外延材料的衬底预处理方法及外延材料。

背景技术

由GaN、AlN、InN等构成的III族氮化物为直接带隙半导体，其带隙宽度可以从InN的0.7eV到AlN的6.2eV实现连续可调，其波长可涵盖红、黄、绿到紫外光谱范围，而且大的禁带差使得利用III族氮化物制备出的异质结、量子阱、超晶格等具有优越的器件特性，因此，利用GaN、AlN、InN等构成的III族氮化物对于制造新型半导体器件有重要的意义。

由于氮化物材料的同质衬底较为匮乏，目前氮化物外延多采用异质衬底，如Si，SiC和蓝宝石等。然而在异质衬底上生长氮化物外延时，由于两者之间存在较大的晶格失配和热膨胀系数的差异，衬底表面生长的氮化物外延质量较差，影响器件的特性。

然而，传统技术无法改善氮化物外延的质量，影响器件的特性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于氮化物外延材料的衬底预处理方法及外延材料，旨在解决现有技术无法改善氮化物外延的质量的问题。通过在生长外延材料之前，对衬底表面进行预处理，改善外延晶体质量。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于氮化物外延材料的衬底预处理方法，其特征在于，在衬底上生长外延材料之前还包括以下步骤：

将衬底设置在反应室内、并将所述衬底升温至700℃-1600℃；

向反应室内通入MO源和载气对衬底表面进行预处理，所述MO源为三甲基镓、三甲基铟或三乙基镓中的一种或多种；

达到预设时间后，停止通入所述MO源，在所述衬底上形成微粒层。

本申请实施例提供的用于氮化物外延材料的衬底预处理方法，在生长外延材料之前，首先对衬底表面进行预处理，一方面可清洁衬底，另一方面可在衬底表面形成自由基、离子或原子等，这些生成在衬底表面上的微粒可以改善氮化物外延材料的晶体质量。

在一种可能的实现方式中，所述衬底为蓝宝石、硅或碳化硅，在预处理的衬底表面生长外延材料。

在一种可能的实现方式中，所述MO源的流量范围为10μmol/min-1000μmol/min。

在一种可能的实现方式中，所述MO源的流量范围为100μmol/min-1000μmol/min。

在一种可能的实现方式中，所述衬底设于金属有机物化学气相沉积的反应室内，所述衬底升温至800℃-1100℃。

在一种可能的实现方式中，所述通入MO源的压力范围为50mbar-500mbar。

在一种可能的实现方式中，所述预设时间为1s-3600s。

一些实施例中，所述预设时间为100s-1000s。

在一种可能的实现方式中，所述载气为氢气或氢气与氮气的混合气体。

另一方面，本发明还提供了一种氮化物外延材料，采用上述方法对衬底进行预处理，在经过预处理的所述衬底上外延生长有氮化物层。