基于二硒化锡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二硒化锡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)脉冲激光淀积生长二硒化锡过渡层；(2)磁控溅射氮化铝过渡层；(3)热处理；(4)生长氮化铝缓冲层；(5)生长低V‑Ш比氮化镓层；(6)生长高V‑Ш比氮化镓层。本发明的氮化镓薄膜的优点在于，结合了二硒化锡和磁控溅射氮化铝，材料质量好，适用衬底范围大，可用于制作高性能氮化镓基器件。

主权项

一种基于二硒化锡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)脉冲激光淀积生长二硒化锡过渡层：(1a)将衬底用丙酮和去离子水预处理后烘干；(1b)将锡粉和硒粉研磨以1:2混合后压成圆片，放入脉冲激光机的靶托盘上；(1c)将预处理后的衬底放在脉冲激光机的接收托盘上，调整接收托盘与靶托盘之间的距离，打开脉冲激光机的加热源，将接收托盘温度加热至200℃，通入氩气，维持脉冲激光机的腔内压强5Pa，打开脉冲激光机的脉冲激光源，用355nm的脉冲激光照射放有圆片的脉冲激光机的靶托盘；(1d)脉冲激光照射0.5h后，圆片中的锡和硒经由脉冲激光反应生成二硒化锡淀积在脉冲激光机接收托盘中的衬底上，从脉冲激光机的接收托盘中取出覆盖二硒化锡过渡层的衬底；(2)磁控溅射氮化铝过渡层：(2a)将覆盖二硒化锡过渡层的衬底置于磁控溅射反应系统中，调节磁控溅射反应系统的反应室压力至1Pa，向反应室中通入氮气和氩气5min；(2b)以5N纯度的铝为靶材，采用射频磁控溅射工艺，向覆盖二硒化锡过渡层的衬底上溅射氮化铝薄膜，得到溅射氮化铝过渡层的基板；(3)热处理：(3a)将溅射氮化铝过渡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℃，对溅射氮化铝过渡层的基板进行20min热处理，得到热处理后的基板；(4)生长氮化铝缓冲层：(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缓冲层，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，得到生长有低V‑Ш比氮化镓层的基板；(6)生长高V‑Ш比氮化镓层：(6a)保持金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室温度为1000℃，将压力升高到为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，在生长有低V‑Ш比氮化镓层的基板上生长高V‑Ш比氮化镓层；(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。