WO2008060183A1 - Procédé de croissance d'une hétérostructure semi-conductrice de nitrure multicouches - Google Patents

Procédé de croissance d'une hétérostructure semi-conductrice de nitrure multicouches Download PDF

Info

Publication number
WO2008060183A1
WO2008060183A1 PCT/RU2007/000394 RU2007000394W WO2008060183A1 WO 2008060183 A1 WO2008060183 A1 WO 2008060183A1 RU 2007000394 W RU2007000394 W RU 2007000394W WO 2008060183 A1 WO2008060183 A1 WO 2008060183A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
substrate
heterostructure
template layer
growing
ammonia
Prior art date
Application number
PCT/RU2007/000394
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexej Nikolaevich Alexeev
Yury Vasilievich Pogorelsky
Stanislav Igorevich Petrov
Dmitry Mikhailovich Krasovitsky
Viktor Petrovich Chaly
Alexej Petrovich Shkurko
Original Assignee
'svetlana-Rost' Limited
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 'svetlana-Rost' Limited filed Critical 'svetlana-Rost' Limited
Priority to DE112007002784T priority Critical patent/DE112007002784T5/de
Publication of WO2008060183A1 publication Critical patent/WO2008060183A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02458—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation

Definitions

  • the invention relates to a technology for growing nitride semiconductor heterostructures by molecular beam epitaxy (MPE) and can be used in the manufacture of various optical and electronic devices and devices.
  • MPE molecular beam epitaxy
  • a known method of growing a multilayer nitride heterostructure including a substrate and overlying semiconductor layers.
  • the method includes heating the substrate in a vacuum and supplying to it flows of ammonia and metal atoms of group III.
  • the substrate is made of silicon carbide, sapphire, gallium arsenide, silicon, zinc oxide and other materials.
  • Ammonia is supplied at a volume flow of 2-15 cm 3 / min, US 6146458 A.
  • the disadvantage of this method is the very high density of intrinsic (non-impurity) defects of the crystal lattice due to the low temperature at which the semiconductor layers of the heterostructure grow.
  • This technical solution is made as a prototype of the present invention.
  • the disadvantage of the prototype is the high density of its own defects in the crystal lattice of the template layer. This is explained by the fact that, at a relatively low substrate heating temperature (not higher than 900 0 C), the surface mobility of Al atoms and N atoms obtained by decomposition of ammonia is insufficient for the effective coalescence of germinal islets in the template layer.
  • the growth temperature of the heterostructure layers cannot be higher than 900 0 C due to the coarsening of the surface of the layers due to their thermal instability at the indicated ratio.
  • epitaxy is determined by the conjugation of the substrate and the crystalline layers on it; therefore, defects in the template layer inevitably cause defects in the overlying semiconductor layers formed during epitaxy.
  • the objective of the present invention is to reduce the density of intrinsic defects in the crystal lattice of the template layer and thereby increase the quality of the overlying semiconductor layers of the heterostructure.
  • the implementation of the distinguishing features of the invention leads to an important new property of the method, which consists in the fact that the multilayer nitride semiconductor heterostructure grown according to it has a significantly lower density of intrinsic defects in the crystal lattice of the template layer; accordingly, the quality of the overlying semiconductor layers of the heterostructure increases. This is explained by the fact that when the substrate is heated to a sufficiently high temperature (1100 - 1200 0 C), the surface mobility of Al and N atoms increases, which ensures the effective coalescence of germinal islands in the template layer.
  • a crystalline substrate 2 of a multilayer nitride semiconductor heterostructure is placed in the vacuum chamber 1.
  • cryopanels 3 with liquid nitrogen are used. Maneuvering and heating the substrate 2 is carried out using the manipulator 4.
  • the initial reagents in the form of beams of group III metal atoms (Al, Ga, In) and dopants (Si, Mg) are fed to the substrate 2 from evaporators 5, and gaseous ammonia is supplied through gas input 6.
  • the substrate 2 is heated to a temperature of 1100-1200 0 C. Then, the flow of ammonia through the gas inlet 6 is supplied to the heated surface of the substrate 2, and the surface layer of the substrate is nitridized. Further, a template layer is formed on the surface of the substrate 2, which improves the interface of the substrate with the overlying semiconductor layers. For this, flows of Al atoms from the evaporator 5 and gaseous ammonia through the gas inlet 6 are simultaneously fed onto the surface of the substrate 2.
  • the ratio of the flows of NH 3 and Al is a dimensionless quantity maintained in the range of 100-400. This ratio is the ratio of the number of particles of NH3 to the number of Al atoms entering 1 cm of the surface of the substrate in 1 second.
  • the flow of Al and NH 3 streams is stopped when the specified thickness of the AlN template layer is reached.
  • the growth of overlying semiconductor layers is carried out by the known method of MPE.
  • flows of reagents and dopants in the ratios necessary in each case are supplied from the evaporators 5.
  • Example 1 On a substrate of sapphire of crystallographic orientation (0001), it is necessary to grow a heterostructure with a two-dimensional electron gas (DEG).
  • the semiconductor layers of the heterostructure should consist of an insulating layer of variable composition AlGaN with a thickness of 0.5-1.0 ⁇ m, a channel layer of GaN with a thickness of 100 nm and a layer of Alo , zGao j N with a thickness of 25 nm.
  • After the surface nitridation of the sapphire substrate templetny grown AlN layer at a temperature of 1150 0 C and the flow ratio NH 3 / Al 200, and then subsequent layers are grown by MBE.
  • the method for producing a heterostructure is characterized by the following parameters: width at half maximum of the rocking curve (FWHM (0002)), measured by X-ray diffractometry of the active GaN layer, is 280-320 a locker knightmers.
  • the standard deviation of the surface roughness (RMS) 5 measured by atomic force microscopy is 5-7 nm.
  • Vander der Pau made up: layer concentration of electrons n s «(l, 5-l, 7) xl0 cm ' ; electron mobility ⁇ »l 100-1200 cm / V s.
  • FWHM (0002) 280-300 arique formalde
  • RMS 8-10 nm d thr ⁇ l ⁇ 10 9 cm “2 ; n s " (l, 5-l, 7) xl0 13 cm “2 ; ⁇ 1000 - 105 O cm / B c.
  • Example 4 A heterostructure with DEG similar to that described in Example 1 is grown on a sapphire crystallographic orientation (0001) substrate.
  • the maximum values of the substrate heating temperature and NH 3 / A1 flux ratios indicated in the invention reduce the density of defects and improve the properties of heterostructures.
  • the surface roughness of the heterostructure is significantly higher, which will lead to a decrease in the electron mobility in the 2DEG.
  • a decrease in the NH 3 / A1 flux ratio below the lower limit leads to a deterioration in the properties of heterostructures.
  • Example 8 On a substrate of sapphire of crystallographic orientation (0001), a heterostructure with DEG is grown similar to that described in Example 1; the AlN template layer was grown at a substrate heating temperature of 1050 ° C and an NH 3 / A1 flux ratio of 42O. In this case, during the growth of the template layer, a decrease in the growth rate is observed, associated with a violation of the regime of collisionless (ballistic) passage of particles with an increase in the total pressure in the chamber. An increase in pressure also leads to a deterioration in the surface mobility of particles on the growth surface, which inevitably leads to degradation of the properties of the heterostructure.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

Способ выращивания многослойной нитридной полупроводниковой гетероструктуры
Область техники
Изобретение относится к технологии выращивания нитридных полупроводниковых гетероструктур методом молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) и может быть использовано при изготовлении различных оптических и электронных приборов и устройств.
Предшествующий уровень техники
Известен способ выращивания многослойной нитридной гетероструктуры, включающей подложку и вышележащие полупроводниковые слои. Способ включает нагрев подложки в вакууме и подачу на нее потоков аммиака и атомов металлов III группы. Подложка выполняется из карбида кремния, сапфира, арсенида галлия, кремния, оксида цинка и других материалов. Выращивание полупроводниковых слоев осуществляется при t=550-850 0C и давлении ~10"5 мм. рт. ст. Подача аммиака осуществляется при объемном расходе 2-15 cм3/мин, US 6146458 А. Недостатком этого способа является весьма высокая плотность собственных (не примесных) дефектов кристаллической решетки, обусловленная низкой температурой, при которой происходит выращивание полупроводниковых слоев гетероструктуры.
Известен способ выращивания многослойной нитридной гетероструктуры, включающей подложку, расположенный на ней темплетный слой и вышележащие полупроводниковые слои, включающий нагрев подложки до t=900°C, при этом на подложку подают аммиак для модификации поверхности подложки и получения поверхностной реконструкции (4x4); затем образуют темплетный слой, для чего на поверхность подложки подают поочередно поток атомов Al и поток NНз до достижения поверхностной реконструкции (1x1); после этого подают поток атомов Al и поток NНз совместно до достижения заданной толщины темплетного слоя, при этом поддерживают соотношение NH3/A1~6O; далее выращивают вышележащие слои гетероструктуры методом МПЭ, US 6391748 Bl. Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.
Недостатком прототипа является высокая плотность собственных дефектов кристаллической решетки темплетного слоя. Это объясняется тем, что при относительно невысокой температуре нагрева подложки (не выше 9000C) поверхностная подвижность атомов Al и атомов N, получаемых при разложении аммиака, недостаточны для эффективной коалесценции зародышевых островков в темплетном слое. Вместе с тем, при предусмотренном в способе-прототипе соотношении NH3/A1~6O температура роста слоев гетеросτруктуры не может быть выше 9000C из-за огрубления поверхности слоев вследствие их термической нестабильности при указанном соотношении. Как известно, эпитаксия определяется условием сопряжения подложки и кристаллических слоев на ней, поэтому дефекты темплетного слоя неизбежно вызывают дефекты вышележащих полупроводниковых слоев, образуемых в процессе эпитаксии.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является снижение плотности собственных дефектов кристаллической решетки темплетного слоя и повышение тем самым качества вышележащих полупроводниковых слоев гетероструктуры.
Эта задача решается за счет того, что в способе выращивания многослойной нитридной полупроводниковой гетероструктуры, содержащей подложку с темплетным слоем и вышележащими полупроводниковыми слоями, включающем нагрев подложки, нитридизацию поверхностного слоя подложки путем подачи потока аммиака на поверхность подложки, образование на поверхности подложки темплетного слоя путем одновременной подачи на нее потока атомов Al и потока NH3 до достижения заданной толщины темплетного слоя и последующее выращивание вышележащих полупроводниковых слоев методом молекулярно-пучковой эпитаксии, подложку нагревают до температуры 1100-12000C, а потоки аммиака и алюминия подают в соотношении NH3/A1 =100-400.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «нoвизнa» (N).
Реализация отличительных признаков изобретения обусловливает важное новое свойство способа, которое состоит в том, что выращенная согласно нему многослойная нитридная полупроводниковая гетероструктура имеет значительно меньшую плотность собственных дефектов кристаллической решетки темплетного слоя; соответственно, повышается качество вышележащих полупроводниковых слоев гетероструктуры. Это объясняется тем, что при нагреве подложки до достаточно высокой температуры (1100 - 12000C) поверхностная подвижность атомов Al и N возрастает, что обеспечивает эффективную коалесценцию зародышевых островков в темплетном слое. Кроме того, благодаря тому, что в заявленном способе потоки Al и NH3 подают в соотношении NH3/A1 =100-400, предотвращается термическая нестабильность слоев гетероструктуры при указанной выше высокой температуре и, соответственно, не происходит огрубления их поверхности. Указанные обстоятельства позволяют, по мнению заявителя, сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень" (IS).
Краткое описание чертежей В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием примеров его осуществления со ссылкой на чертеж, на котором представлена схема, иллюстрирующая реализацию способа.
Лучший вариант осуществления изобретения
В вакуумной камере 1 размещают кристаллическую подложку 2 многослойной нитридной полупроводниковой гетероструктуры. Для поддержания высокого вакуума в ходе процесса используют криопанели 3 с жидким азотом. Маневрирование и нагрев подложкой 2 осуществляют при помощи манипулятора 4. Исходные реагенты в виде пучков атомов металлов III группы (Al, Ga, In) и легирующих примесей (Si, Mg) подают на подложку 2 из испарителей 5, а подача газообразного аммиака осуществляется через газовый ввод 6.
Сначала подложку 2 нагревают до температуры 1100-12000C. Затем на нагретую поверхность подложки 2 подают поток аммиака через газовый ввод 6, при этом происходит нитридизация поверхностного слоя подложки. Далее на поверхности подложки 2 образуют темплетный слой, улучшающий сопряжение подложки с вышележащими полупроводниковыми слоями. Для этого на поверхность подложки 2 подают одновременно потоки атомов Al из испарителя 5 и газообразного аммиака через газовый ввод 6. Соотношение потоков NH3 и Al является безразмерной величиной, поддерживаемой в пределах 100-400. Данное соотношение представляет собой отношение количества частиц NНз к числу атомов Al, поступающих на 1 см поверхности подложки за 1 сек. Подачу потоков Al и NH3 прекращают по достижении заданной толщины темплетного слоя AlN. Выращивание вышележащих полупроводниковых слоев осуществляют известным методом МПЭ. При этом на поверхность темплетного слоя одновременно с потоком аммиака, подаваемым через газовый ввод 6, из испарителей 5 подают потоки реагентов и легирующих примесей в необходимых в каждом случае соотношениях.
Пример 1. На подложке из сапфира кристаллографической ориентации (0001) необходимо вырастить гетероструктуру с двумерным электронным газом (ДЭГ). Полупроводниковые слои гетероструктуры должны состоять из изолирующего слоя переменного состава AlGaN толщиной 0,5-1,0 мкм, канального слоя GaN толщиной 100 нм и слоя Alo,зGaojN толщиной 25 нм. После нитридизации поверхности сапфировой подложки выращивают темплетный слой AlN при температуре 11500C и соотношении потоков NH3/Al=200, а затем выращивают последующие слои методом МПЭ. Благодаря реализации отличительных признаков способ получения гетероструктуры характеризуется следующими параметрами: ширина на полувысоте кривой качания (FWHM(0002)), измеренная методом рентгеновской дифрактометрии активного слоя GaN, составляет 280-320 аrсsес. Среднеквадратичное отклонение шероховатости поверхности (RMS)5 измеренное методом атомно-силовой микроскопии, составляет 5-7 нм. Плотность дефектов кристаллической решетки, оцененная по плотности прорастающих дислокаций dthr, измеренной методом просвечивающей электронной микроскопии, составляет в данном примере —5><10 см" . Электрофизические свойства ДЭГ, измеренные методом
Ван- дер- Пау, составили: слоевая концентрация электронов ns«(l,5-l,7)xl0 см' ; подвижность электронов μ»l 100-1200 см /В с.
Параметры гетероструктур аналогичной конструкции, получаемых методом МПЭ с использованием способа-прототипа, составляют для сравнивания FWHM(0002)=500-600 аrсsес,
RMS=20-25 нм, dthr~5xl09-l xl010 см"2; ns«(l,2-l,4)χЮ13 см"2; μ∞500-600 cм2/B'c. Таким образом, использование изобретения позволяет существенно уменьшить плотность дефектов и в целом улучшить качество многослойных нитридных гетероструктур.
Пример 2. На подложке из кремния кристаллографической ориентации (111) выращивают гетероструктуру с ДЭГ, аналогичную описанной в Примере 1. Температура нагрева подложки - 115O0C, соотношение потоков NH3/Al=200. Полученная гетероструктура характеризуется следующими параметрами: FWHM(0002)=300-330 аrсsес; RMS 15-17 нм; dthr~(l-5)xl09 см"2; Пs«(l,4-l,6)xlO13 см'2; μ∞950-1050 cм2/B c. Таким образом, использование изобретения позволяет получать многослойные нитридные гетероструктуры улучшенного качества и на подложках Si(I I l), характеризующихся еще большей, чем сапфир (0001), степенью рассогласования кристаллической решетки со слоями нитридных гетероструктур, что без использования настоящего изобретения, приводит к увеличенной плотности собственных дефектов. Пример 3. На подложке из сапфира кристаллографической ориентации (0001) выращивают гетероструктуру с ДЭГ, аналогичную описанной в Примере 1. Темплетный слой AlN выращен при температуре 11000C и соотношении потоков и NHз/Al=100. Полученная гетероструктура характеризуется следующими параметрами: FWHM(0002)=280-300 аrсsес; RMS 8-10 нм; dthr~lχЮ9 см"2; ns«(l,5-l,7)xl013 см"2; μ∞ 1000- 105 О см /B c. Таким образом, минимальные значения указанных в изобретении температуры нагрева подложки и соотношения потоков NНз/Аl обеспечивают уменьшение плотности дефектов и улучшение свойств гетероструктур.
Пример 4. На подложке из сапфира кристаллографической ориентации (0001) выращивают гетероструктуру с ДЭГ, аналогичную описанной в Примере 1. Темплетный слой AlN выращен при температуре 12000C и соотношении потоков и NH3/Al=:400. Полученная гетероструктура характеризуется следующими параметрами: FWHM(0002)=250-290 аrсsес; RMS 10-12 нм; dthr~5xl08-l xl09 см"2; nβ«(l,2-l,4)xl013 см"2; μ«l 120-1250 см /В'с. Таким образом, максимальные значения указанных в изобретении температуры нагрева подложки и соотношения потоков NH3/A1 обеспечивают уменьшение плотности дефектов и улучшение свойств гетероструктур. Пример 5. На подложке из сапфира кристаллографической ориентации (0001) выращивают гетероструктуру с ДЭГ, аналогичную описанной в Примере 1, и отличающуюся тем, что темплетный слой AlN выращен при температуре 12500C, NH3/Al=200. Полученная гетероструктура характеризуется следующими параметрами: FWHM(0002)=260-280 аrсsес; RMS 25-37 нм; dthr~(l-5)χЮ9 см"2; ns«(l,4-l,6)xl013 cм-2. μ« 1000- 1050 cм2/B'c. Несмотря на параметры ДЭГ и кристаллическое качество структуры, которые аналогичны полученным в Примере 1, шероховатость поверхности гетероструктуры неудовлетворительна для изготовления транзисторных каскадов с протяженностью периферии более 300 мкм. Таким образом, превышение верхнего предела температуры нагрева подложки ведет к ухудшению свойств гетероструктур .
Пример 6. На подложке из сапфира кристаллографической ориентации (0001) выращивают гетероструктуру с ДЭГ, аналогичную описанной в Примере 1, и отличающуюся тем, что темплетный слой AlN выращен при температуре 10500C, NHз/Al=200. Полученная гетероструктура характеризуется следующими параметрами: FWHM(0002)=350-380 аrсsес; RMS 6-8 нм; dthr~5xЮ9-l xl010 см"2; ns<l,2-l,4)xl013 см'2; μ«700-800 cм2/B c. Несмотря на уменьшенную по сравнению с примером 1 шероховатость поверхности гетероструктуры, кристаллическое качество и плотность дефектов в ней существенно хуже, что приводит к уменьшению подвижности электронов в ДЭГ. Таким образом, понижение температуры подложки ниже нижнего предела ведет к ухудшению свойств гетероструктур.
Пример 7. На подложке из сапфира кристаллографической ориентации (0001) выращивают гетероструктуру с ДЭГ, аналогичную описанной в Примере I5 темплетный слой AlN выращен при температуре нагрева подложки 10500C и соотношении потоков NH3/A1=8O. Полученная гетероструктура характеризуется следующими параметрами: FWHM(0002)=:250-300 аrсsес; RMS 36-40 нм; dthr~l xl09cм"2; ns«(l,2-l,4)χ Ю13 CM "2 ; μ∞500-600 cм2/B c По сравнению с примером 1, шероховатость поверхности гетероструктуры существенно выше, что приведет к уменьшению подвижности электронов в ДЭГ. Таким образом, понижение соотношения потоков NH3/A1 ниже нижнего предела ведет к ухудшению свойств гетероструктур.
Пример 8. На подложке из сапфира кристаллографической ориентации (0001) выращивают гетероструктуру с ДЭГ, аналогичную описанной в Примере 1; темплетный слой AlN выращен при температуре нагрева подложки 10500C и соотношении потоков NH3/A1=42O. В этом случае в ходе выращивания темплетного слоя наблюдается снижение скорости роста, связанное с нарушением режима бесстолкновительного (баллистического) пролета частиц при повышении общего давления в камере. Повышение давления приводит и к ухудшению поверхностной подвижности частиц на ростовой поверхности, что неизбежно ведет к деградации свойств гетероструктуры. Полученная гетероструктура характеризуется следующими параметрами: FWHM(0002)=350-400 аrсsес; RMS 25-30 нм; dthr~(l-6)χЮ9cм'2; ns«(l,0-l,2)xl013 см"2; μ«400-500 cм2/B c. Таким образом, повышение значения соотношения потоков NH3/A1 выше верхнего предела ведет к ухудшению свойств гетероструктур и повышенному износу оборудования.
Промышленная применимость Для реализации изобретения используются известные материалы и обычное заводское оборудование, что обусловливает, по мнению заявителя, соответствие изобретения критерию «пpoмышлeннaя применимость)) (IA).

Claims

Формула изобретения
Способ выращивания многослойной нитридной полупроводниковой гетероструктуры, содержащей подложку, с темплетным слоем и вышележащими полупроводниковыми слоями, включающий нагрев подложки, нитридизацию поверхностного слоя подложки путем подачи потока аммиака на поверхность подложки, образование на поверхности подложки темплетного слоя путем одновременной подачи на нее потока атомов алюминия и потока аммиака до достижения заданной толщины темплетного слоя и последующее выращивание вышележащих полупроводниковых слоев методом молекулярно-пучковой эпитаксии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что подложку нагревают до температуры 1 100-12000C, а потоки аммиака и алюминия подают в соотношении NH3/A1 =100-400.
PCT/RU2007/000394 2006-11-14 2007-07-12 Procédé de croissance d'une hétérostructure semi-conductrice de nitrure multicouches WO2008060183A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112007002784T DE112007002784T5 (de) 2006-11-14 2007-07-12 Verfahren für die Züchtung einer mehrschichtigen Halbleiternitridheterostruktur

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006140700 2006-11-14
RU2006140700/28A RU2316075C1 (ru) 2006-11-14 2006-11-14 Способ выращивания многослойной нитридной полупроводниковой гетероструктуры

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008060183A1 true WO2008060183A1 (fr) 2008-05-22

Family

ID=39110138

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2007/000394 WO2008060183A1 (fr) 2006-11-14 2007-07-12 Procédé de croissance d'une hétérostructure semi-conductrice de nitrure multicouches

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE112007002784T5 (ru)
RU (1) RU2316075C1 (ru)
WO (1) WO2008060183A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107299396A (zh) * 2017-06-30 2017-10-27 郑州大学 一种晶体制备方法及反应炉
CN114203865A (zh) * 2021-12-07 2022-03-18 宁波安芯美半导体有限公司 一种基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278433A (en) * 1990-02-28 1994-01-11 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound with double layer structures for the n-layer and/or the i-layer
RU2132890C1 (ru) * 1997-12-09 1999-07-10 Закрытое акционерное общество "Полупроводниковые приборы" Способ получения эпитаксиальных структур нитридов элементов группы a3
US6391748B1 (en) * 2000-10-03 2002-05-21 Texas Tech University Method of epitaxial growth of high quality nitride layers on silicon substrates

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2323209A (en) 1997-03-13 1998-09-16 Sharp Kk Molecular beam epitaxy apparatus and method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5278433A (en) * 1990-02-28 1994-01-11 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound with double layer structures for the n-layer and/or the i-layer
RU2132890C1 (ru) * 1997-12-09 1999-07-10 Закрытое акционерное общество "Полупроводниковые приборы" Способ получения эпитаксиальных структур нитридов элементов группы a3
US6391748B1 (en) * 2000-10-03 2002-05-21 Texas Tech University Method of epitaxial growth of high quality nitride layers on silicon substrates

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107299396A (zh) * 2017-06-30 2017-10-27 郑州大学 一种晶体制备方法及反应炉
CN107299396B (zh) * 2017-06-30 2020-02-07 郑州大学 一种晶体制备方法及反应炉
CN114203865A (zh) * 2021-12-07 2022-03-18 宁波安芯美半导体有限公司 一种基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法
CN114203865B (zh) * 2021-12-07 2023-08-01 宁波安芯美半导体有限公司 一种基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE112007002784T5 (de) 2009-10-29
RU2316075C1 (ru) 2008-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104051232B (zh) 具有AlzGa1‑zN层的半导体晶片及其制造方法
EP1111663A2 (en) GaN-based compound semiconductor device and method of producing the same
JPH04297023A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法
US9437688B2 (en) High-quality GaN high-voltage HFETs on silicon
US20110003420A1 (en) Fabrication method of gallium nitride-based compound semiconductor
JP2006128626A (ja) 窒化物系半導体装置及びその製造方法
US20080224268A1 (en) Nitride semiconductor single crystal substrate
US7625447B2 (en) Method of growing semiconductor crystal
CN100547734C (zh) 半导体多层衬底、半导体自立衬底及其制备方法以及半导体器件
JP4449357B2 (ja) 電界効果トランジスタ用エピタキシャルウェハの製造方法
JP2006004970A (ja) 窒化物半導体薄膜の作製方法
JP4535935B2 (ja) 窒化物半導体薄膜およびその製造方法
JP4051311B2 (ja) 窒化物系半導体の結晶成長方法
WO2008060183A1 (fr) Procédé de croissance d&#39;une hétérostructure semi-conductrice de nitrure multicouches
JP2018101701A (ja) 半導体基板およびその製造方法
WO2011099469A1 (ja) 構造体、及び半導体基板の製造方法
CN113140620B (zh) 宽禁带半导体BPN/GaN异质结材料及外延生长方法
JP3564645B2 (ja) 窒化ガリウム系半導体結晶の成長方法
JP2003224072A (ja) 半導体構造物およびその製造方法
JP2003324068A (ja) Ｉｉｉ−ｖ族窒化物半導体の層構造体、その製造方法
KR101890750B1 (ko) 질화물 반도체층 성장 방법
CN106601787B (zh) 一种InxAlyGa1-x-yN/GaN异质结构及其外延方法
JPWO2008117627A1 (ja) シリコン基板上におけるＡｌＧａＮ結晶成長方法
CN117936576A (zh) 一种GaN高电子迁移率晶体管结构及制作方法
CN115148581A (zh) 一种外延片制备方法、外延片及高电子迁移率晶体管

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07794091

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120070027843

Country of ref document: DE

RET De translation (de og part 6b)

Ref document number: 112007002784

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20091029

Kind code of ref document: P

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07794091

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8607