[发明专利]一种Si衬底上外延生长GaN薄膜的方法

摘要

本发明涉及一种限制GaN外延薄膜的裂纹生长、表面形貌均匀且工艺相对简单、易于实现的Si衬底上外延生长GaN薄膜的方法。采用的技术方案包括：采用MOCVD系统进行外延生长以及Si衬底上外延生长GaN薄膜的方法，其特征在于：其外延结构依次为Si衬底、预铺铝层、低温氮化铝（AlN）缓冲层、高温氮化铝（AlN）缓冲层、氮化镓铝（AlxGa1‑xN）层、氮化镓（GaN）薄膜层，其中，低温AlN缓冲层为低温AlN三维成核层，高温AlN缓冲层为高温AlN二维成核层，Al_xGa_1‑xN层为Al_xGa_1‑xN应力释放层，GaN薄膜层为最终生长层。

主权项

1.一种Si衬底上外延生长GaN薄膜的方法，采用MOCVD系统进行外延生长，其特征在于：其外延结构依次为Si衬底（1）、预铺铝层（2）、低温AlN缓冲层（3）、高温AlN缓冲层（4）、Al_xGa_1-xN层（5）、GaN薄膜层（6），其中，低温AlN缓冲层（3）为低温AlN三维成核层，高温AlN缓冲层（4）为高温AlN二维成核层，Al_xGa_1-xN层（5）为Al_xGa_1-xN应力释放层，GaN薄膜层（6）为最终生长层，其外延生长GaN薄膜的方法包括以下步骤：/n步骤1：将Si衬底在高温以及H₂状态下Desorption ，时间为8-15 min,以起到还原Si片氧化物的作用；/n步骤2：在Si衬底上进行预铺铝层，该预铺铝层起到防止SiN非晶体以及GaSi合金形成的作用；/n步骤3：在步骤2的预铺铝层上生长低温AlN三维成核层，生长厚度为10-40 nm；/n步骤4：在步骤3的低温AlN三维成核层上继续生长高温AlN二维成核层，生长厚度为50-200 nm；/n步骤5：在步骤4的高温AlN二维成核层上继续生长Al_xGa_1-xN应力释放层，生长厚度为300-600 nm；/n步骤6：在步骤5的Al_xGa_1-xN应力释放层生长GaN薄膜层，生长厚度为0.8-1.5 μm。/n