專利名稱：提高氮化鎵材料載流子遷移率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一 種提高氮化鎵材料載流子遷移率的方法。
背景技術(shù)：
作為第三代半導(dǎo)體，氮化鎵(GaN)及其系列材料 (包括氮化鋁、鋁鎵氮、銦鎵氮、氮化銦)以其光譜 范圍寬(覆蓋了從紫外到紅外波段)，在光電子學(xué)領(lǐng)域 內(nèi)有巨大的應(yīng)用價(jià)值。其中，GaN紫外探測器是 一 種非 常重要的GaN基光電子器件，在導(dǎo)彈告警、火箭羽煙 探測、紫外通信、生化武器探測、飛行器制導(dǎo)、宇宙 飛船、火災(zāi)監(jiān)測等民用、軍用領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià) 值。與S i紫外探測器相比，GaN基紫外探測器由于具 有可見光盲、量子效率高、可以在高溫和苛性環(huán)境下 工作等等不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中可以做到虛 警率低、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)，極大的受到了人 們的關(guān)注。
氮化鎵材料質(zhì)量的好壞對于器件性能的高低有著 很重要的作用。遷移率是表征氮化鎵材料質(zhì)量的最重 要的參數(shù)，是材料質(zhì)量的綜合反應(yīng)。在大多數(shù)半導(dǎo)體 材料中，晶格振動(dòng)散射和電離雜質(zhì)散射是影響載流子 遷移率的重要因素，但是氮化鎵材料有很大的特殊性， 氮化鎵材料中的位錯(cuò)密度極高，在這如此高的位錯(cuò)密 度的情況下，位錯(cuò)的散射就占有重要的地位了 ，尤其 是刃位錯(cuò)有大量的懸掛鍵，帶有大量的電荷，對載流 子的散射作用很強(qiáng)，降低了載流子的遷移率，從而阻 礙了器件的進(jìn) 一 步發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供 一 種提高氮化鎵(GaN )
材料載流子遷移率的方法，該方法能夠屏蔽刃位錯(cuò)對 載流子的散射，從而提高了載流子的遷移率，也提高 了材料質(zhì)量。
本發(fā)明 一 種提高氮化鎵材料載流子遷移率的方
法，其特征在于，包括如下步驟 步驟1 :取 一 襯底；
步驟2 :在襯底上生長氮化鎵材料；
步驟3 :在生長氮化鎵材料時(shí)輕摻硅雜質(zhì)；
由硅雜質(zhì)電離出來的自由電子對位錯(cuò)有屏蔽作
用。
其中襯底為藍(lán)寶石、硅、碳化硅、氮化鎵或砷化
鎵材料
中氮化鎵材料包括成核層和氮化鎵層。


為了進(jìn)步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合實(shí)例及
附圖詳細(xì)說明如后，其中
圖1是本發(fā)明的流程圖2是氮化鎵(GaN)材料電子遷移率與SiH^流量
的關(guān)系圖
員體實(shí)施方式
請參閱圖1所示，本發(fā)明 一 種提高氮化鎵材料載
流子遷移率的方法，包括如下步驟
步驟1:取一襯底，該襯底為藍(lán)寶石、硅、碳化
硅、氮化鎵或砷化鎵材料；
步驟2:在襯底上生長氮化鎵材料，其中氮化鎵
材料包括成核層和氮化鎵層；
步驟3 在生長氮化鎵材料時(shí)輕摻硅雜質(zhì)；
由硅雜質(zhì)電離出來的自由電子對位錯(cuò)有屏蔽作用。
本發(fā)明的提咼氮化鎵材料載流子遷移率的方法，
體實(shí)施過程如下(結(jié)合參閱圖1 ):
首先取一襯底，該襯底為藍(lán)寶石、硅、碳化硅、
氮化鎵或砷化鎵材料 ，利用M0CVD、或者其他生長GaN
材料的設(shè)備生長出材料結(jié)構(gòu) ，
在襯底上生長氮化鎵材料 ，其材料生長順序?yàn)?br> 成核層、氮化鎵層
在生長氮化鎵材料時(shí)輕摻硅雜質(zhì)；由于硅雜質(zhì)電
離出來的自由電子對位錯(cuò)有屏蔽作用，從而降低了位
錯(cuò)對載流子的散射作用，大大提高了載流子的遷移率，
提咼了材料質(zhì)。
本發(fā)明能極大的提高氮化鎵材料的載流子遷移 率，將對氮化鎵紫外探測器、氮化鎵高遷移率晶體管 等器件性能的重大改善起著非常.關(guān)鍵的作用。
為了進(jìn) 一 步說明本發(fā)明的內(nèi)容，我們以生長高遷
移率的GaN材料為例來說明本發(fā)明的方法，具體如下 利用M0CVD設(shè)備在藍(lán)寶石襯底上生長材料結(jié)構(gòu)。首先 在5 5 Qt:下生長氮化鎵成核層，然后升溫退火，在 1 0 4 0 °C下生長厚度為4 u m的高溫氮化鎵層，同時(shí) 在生長氮化鎵層的同時(shí)通入少量的硅烷，進(jìn)行硅的輕 摻雜。最后降溫，取出材料樣品，完成材料生長。我
們通過改變不同的硅烷流量，發(fā)現(xiàn)少量的硅雜質(zhì)的確 能顯著的提高氮化鎵載流子的遷移率。如圖2所示為
實(shí)驗(yàn)結(jié)果，少量的摻S i可以急劇提高GaN的電子遷移
，最咼可達(dá) 1000c m2八〖s右
本發(fā)明提出的在氮化鎵材料生長過程中少量的摻
入硅雜質(zhì)，由于硅雜質(zhì)電離出來的白由電子對位錯(cuò)有
屏蔽作用，從而降低了位錯(cuò)對載流子的散射作用，大
大提咼了載流子的遷移率，提咼了材料質(zhì)量也能提
咼相應(yīng)的器件性能
權(quán)利要求
1、一種提高氮化鎵材料載流子遷移率的方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1取一襯底；步驟2在襯底上生長氮化鎵材料；步驟3在生長氮化鎵材料時(shí)輕摻硅雜質(zhì)；由硅雜質(zhì)電離出來的自由電子對位錯(cuò)有屏蔽作用。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高氮化鎵材料載流 子遷移率的方法，其特征在于，其中襯底為藍(lán)寶石、 硅、碳化硅、氮化鎵或砷化鎵材料。
3 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高氮化鎵材料載流 子遷移率的方法，其特征在于，其中氮化鎵材料包括 成核層和氮化鎵層。
全文摘要
本發(fā)明一種提高氮化鎵材料載流子遷移率的方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1取一襯底；步驟2在襯底上生長氮化鎵材料；步驟3在生長氮化鎵材料時(shí)輕摻硅雜質(zhì)；由硅雜質(zhì)電離出來的自由電子對位錯(cuò)有屏蔽作用。
文檔編號H01L21/20GK101192518SQ20061014430
公開日2008年6月4日 申請日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
發(fā)明者朱建軍, 輝 楊, 梁駿吾, 趙德剛 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所