外延结构及其生长方法与流程

技术特征：
1.一种外延结构，其特征在于，从下至上依次包括复合图形化衬底、缓冲层、gan成核层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层以及p型gan层，在所述复合图形化衬底与所述缓冲层之间设有预备层，所述预备层包括第一子层以及第二子层，所述第一子层设于所述复合图形化衬底上，所述第二子层设于所述第一子层上，所述第一子层包括al原子沉积层，所述第二子层包括氮化铝非晶层。2.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第一子层为在纯h2气氛下，采用磁控溅射方法将al靶材溅射至所述复合图形化衬底所形成的al原子沉积层，其中，所述al原子沉积层的生长温度为500～1000℃、持续时间为50～100s。3.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第二子层为在h2和n2的混合气氛下在所述第一子层上生长的氮化铝非晶层，其中，所述h2和n2的混合比例为1:15～1:9。4.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于，所述第一子层的厚度为5～10nm，所述第二子层的厚度为15～20nm。5.一种外延结构的生长方法，用于生长权利要求1至4任一项所述的外延结构，其特征在于，所述外延结构的生长方法包括：步骤一：选取一复合图形化衬底，并在纯h2气氛下利用磁控溅射方法在所述复合图形化衬底上沉积第一子层；步骤二：通入n2以使所述h2和n2的混合比例为预设混合比例，并在该h2和n2的混合气氛下在所述第一子层上继续沉积第二子层；步骤三：关闭h2输入，并在所述纯n2气氛下在所述第二子层上继续沉积缓冲层；步骤四：在所述缓冲层上从下往上继续生长gan成核层、n型gan层、多量子阱层、电子阻挡层以及p型gan层，所述缓冲层、所述gan成核层、所述n型gan层、所述多量子阱层、所述电子阻挡层以及所述p型gan层呈层叠设置。6.根据权利要求5所述的外延结构的生长方法，其特征在于，所述步骤一中，所述复合图形化衬底为sio2图形化蓝宝石衬底、sic图形化蓝宝石衬底中任意一种，所述复合图形化衬底的图形化为带有斜坡面的柱状、三角锥状以及半圆包状中任意一种或多种组合。7.根据权利要求5所述的外延结构的生长方法，其特征在于，所述步骤一中，所述第一子层为al原子薄膜，其生长温度为800℃～1200℃、生长厚度为5～10nm。8.根据权利要求5所述的外延结构的生长方法，其特征在于，所述步骤二中，所述预设混合比例为1:15～1:9，所述第二子层为非晶态氮化铝薄膜层，其生长温度为200～500℃、生长厚度为15～20nm。9.根据权利要求5所述的外延结构的生长方法，其特征在于，所述步骤三中，所述缓冲层为氮化铝层，其生长温度为200～500℃、生长厚度为10～20nm。10.根据权利要求5所述的外延结构的生长方法，其特征在于，所述步骤四中，所述gan成核层的生长温度由1050℃渐变至1130℃、生长压力由200torr渐变至100torr，vⅲ比为500～1000；所述n型gan层的生长温度为1100℃、生长厚度为2～3μm、si掺杂浓度为1.6e19～5e19atom/cm3；所述多量子阱层为交替堆叠的ingan量子阱层和algan量子垒层，其堆叠周期数6～12个，其中，所述ingan量子阱层的生长温度为790～810℃、生长厚度为2～3.5nm，所述algan
量子垒层的生长温度为850～900℃、生长厚度为9～12nm、al组分为0.1；所述电子阻挡层为al
x
in
y
ga
1-x-y
n，其生长厚度为10～40nm、生长温度为900～1000℃，其中，al组分为0.005<x<0.1，in组分浓度为0.05<y<0.2；所述p型gan层的生长温度为900～1000℃、生长厚度为10～50nm、生长压力为100～600torr、mg掺杂浓度为1e19～1e20atom/cm3。

技术总结
本发明提供一种外延结构及其生长方法，该外延结构从下至上依次包括复合图形化衬底、缓冲层、GaN成核层、n型GaN层、多量子阱层、电子阻挡层及P型GaN层，在复合图形化衬底与缓冲层之间设有预备层，预备层包括第一子层及第二子层，第一子层包括Al原子沉积层，第二子层包括氮化铝非晶层。本发明利用H2在高温下的高能活性状态对复合图形化衬底的各个面进行还原预处理，磁控溅射出的Al原子实现有效沉积，为后续缓冲层沉积做准备，提升氮化铝的沉积效果，在以N2和Al为原料的非晶氮化铝薄膜层生长过程中，通入少量的H2，进而抑制N原子与SiO2反应生成无结晶方向的Si


技术研发人员：高虹 胡加辉 刘春杨 程龙 郑文杰 曾家明 印从飞 张彩霞 程金连
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：2022.04.28
技术公布日：2022/8/9