一种氮化镓外延层的制备方法及氮化镓外延片结构与流程

技术特征：
1.一种氮化镓外延层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：步骤s1：将衬底放入反应腔室中；步骤s2：向所述反应腔室内通入铝源，并控制所述反应腔室内的温度为第一温度，所述反应腔室内的压力为第一压力，在所述衬底上形成成核层；步骤s3：在所述成核层上形成厚度介于400
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450nm的过渡层，形成所述过渡层的步骤包括：s31、在形成所述成核层之后，持续通入铝源并将所述反应腔室的温度升高为第二温度，然后通入镓源和氮源，控制所述反应腔室的压力为第二压力，所述第二压力大于所述第一压力，所述第二温度大于所述第一温度，以形成algan层；s32：控制所述反应腔室内的压力和温度不变，减少铝源的通入，形成铝渐变层；s33：停止通入铝源，控制所述反应腔室内的温度为第三温度，所述第三温度小于所述第一温度，形成过渡gan层；其中，所述algan层、所述铝渐变层和所述过渡gan层共同构成所述过渡层；步骤s4：在所述过渡层上形成氮化镓外延层, 形成所述氮化镓外延层包括:第一氮化镓外延层生长阶段和第二氮化镓外延层生长阶段，所述第一氮化镓外延层生长阶段中的反应腔室内的温度和压力均大于所述第二氮化镓外延层生长阶段的反应腔室内的温度和压力，但所述第一氮化镓外延层生长阶段中的氮化镓生长速度小于所述第二氮化镓外延层生长阶段的生长速度。2.如权利要求1所述的氮化镓外延层的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，控制所述反应腔室内的第一温度为900
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1000℃，向反应腔室内通入铝源的时间为40
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100s，控制所述反应腔室内的第一压力为40
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60mbar，以形成厚度介于2
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5nm的所述成核层。3.如权利要求2所述的氮化镓外延层的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中具体包括：在所述s31步骤中，所述第二温度介于1080
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1150℃，在升温的同时持续的通入的铝源，所述第二压力介于80
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100mbar；到达预期的所述第二温度之后，向所述反应腔室内通入第一预设时间的镓源和氮源，以形成预定厚度的algan层；其中，所述第一预设时间为2
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3min，控制algan层的生长速度为10
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15nm/min；在所述s32步骤中，控制减少铝源通入到完全不通入铝源的时间为10
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25min，形成铝组分减少的铝渐变层的厚度介于200
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300nm；在所述s33步骤中，所述第三温度介于880
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900℃。4.如权利要求3所述的氮化镓外延层的制备方法，其特征在于，所述第一氮化镓外延层生长阶段包括：控制反应腔室的温度介于1080
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1150摄氏度，并控制反应腔室的压力介于300
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350mbar，控制gan的生长速度介于10
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15nm/min，所述第一氮化镓外延层的厚度介于100
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180nm；所述第二氮化镓外延层生长阶段包括：
控制反应腔室的温度介于1020
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1070摄氏度，控制压力介于80
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160mbar，控制gan生长速度在30
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50nm/min，最终形成所述氮化镓外延层的厚度介于1.5
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2微米。5.由权利要求1所述氮化镓外延层的制备方法制备的一种氮化镓外延片结构，包括衬底,其特征在于：所述衬底上依次设置为成核层、algan层、铝渐变层和过渡gan层、第一氮化镓外延层和第二氮化镓外延层；其中所述algan层、铝渐变层和过渡gan层共同构成过渡层；其中所述第一氮化镓外延层和第二氮化镓外延层共同构成氮化镓外延层。6.如权利要求5所述的一种氮化镓外延片结构，其特征在于，所述成核层的厚度介于2
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5nm。7.如权利要求5所述的一种氮化镓外延片结构，其特征在于，所述第一氮化镓外延层和第二氮化镓外延层的总厚度介于1.5
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2微米，其中，第一氮化镓外延层的厚度介于100
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180nm。8.如权利要求5所述的一种氮化镓外延片结构，其特征在于，所述衬底包括：蓝宝石衬底或sic衬底。

技术总结
本申请公开一种氮化镓外延层的制备方法及氮化镓外延片结构。该制备方法包括以下步骤：将衬底放入反应腔室中，向反应腔室内通入铝源并持续预设的时间以形成厚度介于2


技术研发人员：李利哲 刘宗亮
受保护的技术使用者：江苏第三代半导体研究院有限公司
技术研发日：2021.10.19
技术公布日：2021/11/14