CN100372138C - 在硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法 - Google Patents

在硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN100372138C
CN100372138C CNB200510027808XA CN200510027808A CN100372138C CN 100372138 C CN100372138 C CN 100372138C CN B200510027808X A CNB200510027808X A CN B200510027808XA CN 200510027808 A CN200510027808 A CN 200510027808A CN 100372138 C CN100372138 C CN 100372138C
Authority
CN
China
Prior art keywords
gallium
indium
aluminum
silicon substrate
nitrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB200510027808XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN1734799A (zh
Inventor
王立
方文卿
江风益
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lattice Power Jiangxi Corp
Original Assignee
Lattice Power Jiangxi Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lattice Power Jiangxi Corp filed Critical Lattice Power Jiangxi Corp
Priority to CNB200510027808XA priority Critical patent/CN100372138C/zh
Publication of CN1734799A publication Critical patent/CN1734799A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100372138C publication Critical patent/CN100372138C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种在硅衬底上制备高质量铟镓铝氮材料的方法，它首先在硅衬底表面形成一金属钛过渡层，然后在金属钛过渡层上形成铟镓铝氮叠层。所述铟镓铝氮叠层中包含至少一个氮化铝低温缓冲层，且该氮化铝低温缓冲层直接生长于钛过渡层上。本发明通过使用金属钛作为过渡层，可以防止硅衬底氮化形成不利于铟镓铝氮材料生长的氮化硅和金属镓的回熔，生长出高质量的铟镓铝氮材料。

Description

在硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法
技术领域
本发明涉及半导体材料，尤其是涉及一种在硅衬底上制备高质量铟镓铝氮材料的方法。
背景技术：
铟镓铝氮(InxGayAl1+x-yN，0＜＝x＜＝1，0＜＝y＜＝1)是制备短波长发光器件的优选材料体系。近年来已经用铟镓铝氮材料制造出许多新颖的发光器件，如蓝色、绿色、白色发光二极管，紫色半导体激光器等等。同时铟镓铝氮材料也是制备许多高性能电子器件的良好材料。现有技术中，在蓝宝石衬底和碳化硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法已经较为成熟。根据这些公开的技术，已经可以制备出高质量的铟镓铝氮材料。但是，碳化硅衬底非常昂贵，用于生长铟镓铝氮材料将使成本很高。而蓝宝石衬底也比较贵，而且它是绝缘体且加工困难，不能制成具有上下电极的芯片结构，这样就导致器件制造工艺复杂，成本增加。硅是一种最成熟的半导体材料，它不仅价格便宜，而且容易控制其导电类型和电阻率，其加工工艺也很成熟，如果用于生长铟镓铝氮将可以大大节约成本。然而在硅衬底上生长铟镓铝氮存在着许多困难，其中开始生长时硅衬底表面被氮化形成氮化硅和生长过程中镓金属回熔对获得高质量的铟镓铝氮影响很大。在已经公开的技术中，一般采用在硅衬底上沉积一层金属铝层来阻止氮化硅的形成和镓回熔。但是由于铝的熔点较低(660℃)，而铟镓铝氮材料的生长温度很高(＞1000℃)，这一铝过渡层在铟镓铝氮材料的生长过程中不稳定，因此将不利于获得高质量的铟镓铝氮材料。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种通过在硅衬底上形成一层金属钛过渡层来有效地阻止氮化硅的形成和防止镓回熔、从而利于获得高质量铟镓铝氮材料的方法。
本发明的目的是这样实现的：
1、在硅衬底表面形成一金属钛过渡层；
2、在金属钛过渡层上形成铟镓铝氮叠层。
所述钛过渡层的厚度范围为2-50，优选为5-20。
所述铟镓铝氮叠层中包含至少一个氮化铝低温缓冲层，且该氮化铝低温缓冲层直接生长于钛过渡层上。
本发明是通过在硅衬底上形成一层金属钛过渡层来有效地阻止氮化硅的形成和防止镓回熔，从而利于获得高质量铟镓铝氮材料。由于钛为六方密堆结构，与铟镓铝氮材料具有较好的匹配，而且其熔点高于1400℃，因此在铟镓铝氮生长过程中很稳定，可以有效地阻止氮化硅的形成和防止镓回熔。该金属钛过渡层厚度不能太厚也不能太薄，太薄了不能有效的保护硅表面不被氮化和阻止镓回熔，太厚了钛层表面不能维持长程有序，难以得到高的晶体质量。钛过渡层的厚度范围为2-50，优选为5-20。钛层的形成方法可以是气相沉积、真空蒸发、磁控溅射，以及其它常见的镀膜方法。该过渡层可以是预先形成然后放入铟镓铝氮材料生长室中，也可以在铟镓铝氮材料生长室中在线形成。在形成钛过渡层后，在其上生长铟镓铝氮材料，可以采用已经公开的任何公开技术，如化学气相沉积，分子束外延，卤化物气相外延等等。为了获得高的晶体质量，一般还需要采用二步法生长，即先生长一层氮化铝低温缓冲层，然后再升高温度生长外延层和器件制造所需要的微结构。为了进一步阻止镓的回熔，低温缓冲层优选为氮化铝层。
附图说明：
图1是本发明的剖面结构示意图。
具体实施方式：
实施例1：
把一个硅(111)衬底1清洗干净，放入一金属有机化学气相沉积设备的反应室，首先在1100℃用氢气对衬底1表面进行5分钟处理，接着在800℃下沉积30的金属钛过渡层和200的氮化铝低温缓冲层3，然后再升高温度到1050℃依次生长氮化镓掺硅层和氮化镓掺镁层4，氮化铝低温缓冲层3及氮化镓掺硅层和氮化镓掺镁层4构成铟镓铝氮叠层。
实施例2：
把一个硅(111)衬底1清洗干净，放入电子束蒸发台中正蒸镀10的钛金属膜即钛过渡层2，然后把蒸有钛过渡层2的衬底1放入一金属有机化学气相沉积设备的反应室，首先在1100℃用氢气对衬底1表面进行5分钟处理，接着在800℃下生长200的氮化铝低温缓冲层3，然后再升高温度到1030℃依次生长未掺杂氮化镓层、掺硅氮化镓层、铟镓氮/氮化镓多量子阱层、氮化镓掺镁层4，氮化铝低温缓冲层3及未掺杂氮化镓层、掺硅氮化镓层、铟镓氮/氮化镓多量子阱层、氮化镓掺镁层4构成铟镓铝氮叠层。

Claims (3)

1.一种在硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法，其特征在于：首先在硅衬底表面形成一金属钛过渡层，然后在金属钛过渡层上形成铟镓铝氮叠层，所述钛过渡层的厚度范围为2-50埃。
2.如权利要求1所述的在硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法，其特征在于：所述钛过渡层的厚度范围为5-20埃。
3.如权利要求1所述的在硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法，其特征在于：所述的铟镓铝氮叠层中包含至少一个氮化铝层，且该氮化铝层直接生长于钛过渡层上。
CNB200510027808XA 2005-07-13 2005-07-13 在硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法 Expired - Fee Related CN100372138C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB200510027808XA CN100372138C (zh) 2005-07-13 2005-07-13 在硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB200510027808XA CN100372138C (zh) 2005-07-13 2005-07-13 在硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1734799A CN1734799A (zh) 2006-02-15
CN100372138C true CN100372138C (zh) 2008-02-27

Family

ID=36077080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB200510027808XA Expired - Fee Related CN100372138C (zh) 2005-07-13 2005-07-13 在硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100372138C (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108736317B (zh) * 2018-05-15 2021-01-12 深圳市光脉电子有限公司 一种发光二极管外延结构及其矩阵式激光器器件
CN111430451B (zh) * 2020-03-31 2020-12-15 华厦半导体(深圳)有限公司 一种氮化镓生长衬底及其制备方法
CN113078046B (zh) * 2021-03-26 2022-07-29 华厦半导体(深圳)有限公司 一种氮化镓同质衬底及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1258094A (zh) * 1998-11-26 2000-06-28 索尼株式会社 氮化物半导体的生长方法、半导体器件及其制造方法
CN1560900A (zh) * 2004-03-05 2005-01-05 长春理工大学 硅衬底上生长低位错氮化镓的方法
CN1571175A (zh) * 2003-07-16 2005-01-26 璨圆光电股份有限公司 选择性成长的发光二极管结构
CN1617363A (zh) * 2004-10-26 2005-05-18 金芃 导电和绝缘准氮化镓基生长衬底及其低成本的生产技术和工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1258094A (zh) * 1998-11-26 2000-06-28 索尼株式会社 氮化物半导体的生长方法、半导体器件及其制造方法
CN1571175A (zh) * 2003-07-16 2005-01-26 璨圆光电股份有限公司 选择性成长的发光二极管结构
CN1560900A (zh) * 2004-03-05 2005-01-05 长春理工大学 硅衬底上生长低位错氮化镓的方法
CN1617363A (zh) * 2004-10-26 2005-05-18 金芃 导电和绝缘准氮化镓基生长衬底及其低成本的生产技术和工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN1734799A (zh) 2006-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7811902B2 (en) Method for manufacturing nitride based single crystal substrate and method for manufacturing nitride based light emitting diode using the same
US10158046B2 (en) Semiconductor element and fabrication method thereof
US8278656B2 (en) Substrate for the epitaxial growth of gallium nitride
JP3812368B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子及びその製造方法
EP1930957B1 (en) Method for manufacturing indium gallium aluminium nitride thin film on silicon substrate
US9105471B2 (en) Rare earth oxy-nitride buffered III-N on silicon
US6967355B2 (en) Group III-nitride on Si using epitaxial BP buffer layer
CN106282917B (zh) 氮化镓基发光二极管及制备方法
JP2000036620A (ja) 窒化物エピタキシのための多層インジウム含有窒化物緩衝層
KR20090115826A (ko) 그룹 3족 질화물계 반도체 소자용 버퍼층 및 그 제조 방법
CN100372138C (zh) 在硅衬底上制备铟镓铝氮材料的方法
CN100388519C (zh) 在硅衬底上制备高质量发光半导体薄膜的方法
CN102569352A (zh) 一种以蓝宝石为基板的氮化物基半导体装置
CN116590687A (zh) AlN薄膜外延片和AlN薄膜的制备方法及应用
JP3758537B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法
JP2002075871A (ja) 半導体基板の製造方法
CN109671816A (zh) 一种发光二极管的外延片及其制备方法
CN109873056A (zh) 发光二极管的外延片的制备方法
CN102326228A (zh) 第ⅲ族氮化物半导体生长基板、第ⅲ族氮化物半导体外延基板、第ⅲ族氮化物半导体元件、第ⅲ族氮化物半导体自立基板及它们的制造方法
CN109671819A (zh) 一种GaN基发光二极管外延片及其制备方法
KR101209487B1 (ko) 반도체 발광소자 및 그 제조방법
CN115274941A (zh) 一种外延片制备方法、外延片及led芯片
CN212991102U (zh) 一种复合衬底结构
JP2000281499A (ja) ＧａＮ単結晶の作製方法
CN202009028U (zh) 以蓝宝石为基板的氮化物基半导体装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: JINGNENG PHOTOELECTRIC( JIANGXI ) CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: NANCHANG UNIV.

Effective date: 20060804

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20060804

Address after: 330047 No. 235 East Nanjing Road, Jiangxi, Nanchang

Applicant after: Lattice Power (JiangXi) Corp.

Address before: 330047 material research institute, Nanchang University, 235 East Nanjing Road, Nanchang, Jiangxi

Applicant before: Nanchang University

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Effective date of registration: 20080625

Pledge (preservation): Pledge

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20091217

Pledge (preservation): Pledge registration

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Effective date of registration: 20091217

Pledge (preservation): Pledge

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20110316

Granted publication date: 20080227

Pledgee: Agricultural Bank of China, Limited by Share Ltd, Nanchang hi tech sub branch

Pledgor: Lattice Power (Jiangxi) Co., Ltd.

Registration number: 2009360000667

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Method for preparing high quality GaInAlN material on silicon substrate

Effective date of registration: 20110316

Granted publication date: 20080227

Pledgee: Agricultural Bank of China, Limited by Share Ltd, Nanchang hi tech sub branch

Pledgor: Lattice Power (Jiangxi) Co., Ltd.

Registration number: 2011990000081

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20131010

Granted publication date: 20080227

Pledgee: Agricultural Bank of China, Limited by Share Ltd, Nanchang hi tech sub branch

Pledgor: Lattice Power (Jiangxi) Co., Ltd.

Registration number: 2011990000081

PLDC Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Method for preparing high quality GaInAlN material on silicon substrate

Effective date of registration: 20150320

Granted publication date: 20080227

Pledgee: Export Import Bank of China

Pledgor: Lattice Power (Jiangxi) Co., Ltd.

Registration number: 2015990000219

PLDC Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20160829

Granted publication date: 20080227

Pledgee: Export Import Bank of China

Pledgor: Lattice Power (Jiangxi) Co., Ltd.

Registration number: 2015990000219

PLDC Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080227

Termination date: 20180713