氮化鎵外延結(jié)構(gòu)制備工藝

天元航材化工原料廠家的小編今天給大家介紹下關(guān)于氮化鎵外延結(jié)構(gòu)制備工藝的的相關(guān)介紹，我們是一家生產(chǎn)銷售白石墨，六方氮化硼等氮化硼化工原料的廠家，已有51年的生產(chǎn)工藝經(jīng)驗(yàn)，六方氮化硼石墨烯復(fù)合層可以作為緩沖層應(yīng)用與氮化鎵外延結(jié)構(gòu)的制備工藝中，接下來小編就給大家介紹介紹吧！

氮化鎵是一種無機(jī)物質(zhì)，化學(xué)GaN，是氮和鎵的化合物，GaN材料的研究和應(yīng)用是目前全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點(diǎn)，是微電子器件、光電子器件的發(fā)展與SIC、金剛石等半導(dǎo)體材料一起，被認(rèn)為是繼第一代Ge、Si半導(dǎo)體材料、第二代GaAs、InP化合物半導(dǎo)體材料之后的第三代半導(dǎo)體材料，直接帶隙半導(dǎo)體。
目前適合GaN外延生長的襯底主要有單晶硅襯底、藍(lán)寶石襯底和碳化硅(sic)襯底。由于sic襯底良好的導(dǎo)熱性和與gan的小晶格失配，sic是制備GanHEMT的理想襯底。近年來，隨著基于GAN的HEMT功率射頻器件工作功率要求的提高，500W甚至1000W大功率管的出現(xiàn)，必然要求器件具有更好的散熱能力。因此，降低HEMT外延結(jié)構(gòu)的熱阻對(duì)于提高HEMT器件在大功率條件下的可靠性具有重要意義。
一種氮化鎵外延結(jié)構(gòu)的制備方法步驟如下：
1、對(duì)碳化硅（sic）襯底進(jìn)行預(yù)處理，將碳化硅襯底置于氫氣氣氛中，在1100~1200℃溫度下保持5~20min，去除襯底表面的氧化層，清潔碳化硅襯底表面重建輔助硅梁獲得光滑均勻的碳化硅層狀結(jié)構(gòu)；
2、在sic襯底上生長六方氮化硼石墨烯薄膜。主要操作步驟是在氫氣氣氛中對(duì)SiC襯底進(jìn)行高溫退火，其中退火溫度為1250-1400℃，氫氣流量為50-80L/min，退火時(shí)間為1-3min。
3、金剛石薄膜在六方氮化硼石墨烯薄膜上生長。主要操作步驟是將甲烷（CH4）和氫氣（H2）注入反應(yīng)室，溫度為1100~1200℃，其中甲烷與氫氣的比例為2%~4%，生長時(shí)間為8~12小時(shí)，生長的金剛石厚度為100~200nm。
4、在金剛石薄膜上生長ALN多晶薄膜；
5、對(duì)Aln多晶薄膜進(jìn)行退火，長成alN單晶核；
6、在alN單晶核的基礎(chǔ)上繼續(xù)生長三維ALN緩沖層；
7、在三維ALN緩沖層上生長氮化鎵(gan)緩沖層；
8、梯度成分的Algan阻擋層生長在gan緩沖層上；
9、gan帽層層生長在梯度成分的ALGAN勢(shì)壘層上。
綜上所述，gan/ALGan外延結(jié)構(gòu)的制備方法是利用三維島狀A(yù)LN作為緩沖層，為gan/ALGan異質(zhì)結(jié)的生長提供高質(zhì)量的生長平臺(tái)。如此制備的gan/ALGAN外延結(jié)構(gòu)的總厚度與傳統(tǒng)HEMT外延結(jié)構(gòu)的厚度相比大大降低?？s短了外延層頂部到底部基板的傳熱距離，降低了外延層厚度引起的熱阻，提高了器件的工作效率。在碳化硅襯底和氮化鋁緩沖層之間生長六方氮化硼石墨烯薄膜和金剛石薄膜，利用兩者
高導(dǎo)熱率顯著降低了襯底與緩沖層之間的界面熱阻，改善了界面熱傳導(dǎo)，提高了氮化鎵基器件的性能和長期可靠性。因此，本發(fā)明有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)中的一些實(shí)際問題，具有很高的利用價(jià)值和意義。
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參考資料：http://www.xjishu.com/zhuanli/25/202111566238_2.html