氧化镓外延薄膜及生长氧化镓外延薄膜的方法

技术领域

本发明涉及到一种氧化镓外延薄膜及生长氧化镓外延薄膜的方法，属于半导体材料技术领域。

背景技术

氧化镓(Ga

氧化镓薄膜具有多种制备方法，如卤化物气相外延(HVPE)、化学气相沉积、分子束外延和电子束蒸发，其中HVPE由于其较快的生长速率，化学反应简单等特点而备受关注。目前应用于半导体技术的Ga

在c面蓝宝石上异质外延β-Ga2O3时，多重畴生长模式外延源于c面蓝宝石三重旋转堆砌结构和单斜β-Ga

提高异质外延β-Ga

发明内容

本发明目的是：因氧化镓单晶衬底价格昂贵，目前β-Ga

本发明采取的技术方案为：

一种生长氧化镓外延薄膜的方法，其特征在于：采用卤化物气相外延方法在具有切割角的蓝宝石衬底上生长β-Ga

优选的，所述切割角在蓝宝石衬底c轴沿<11-20>方向。

优选的，所述切割角为蓝宝石衬底c轴沿<11-20>方向偏移3-10゜。

优选的，所述切割角为蓝宝石衬底c轴沿<11-20>方向偏移5-7゜。

优选的，生长β-Ga

本发明还公开了一种Ga

优选的，所述切割角在蓝宝石衬底c轴沿<11-20>方向。

优选的，所述切割角为蓝宝石衬底c轴沿<11-20>方向偏移3-10゜。

优选的，所述切割角为蓝宝石衬底c轴沿<11-20>方向偏移5-7゜。

本发明采用具有一定切割角的蓝宝石衬底，合适的切割角会使β-Ga

附图说明

图1为c面(无切割角)蓝宝石衬底外延β-Ga

图2为多重畴外延模式示意图。

图3为本发明切割角蓝宝石β-Ga

图4为单一畴外延模式示意图。

图5为对比例1中切割角为0°(c面)蓝宝石外延的β-Ga

图6为对比例1中切割角为0°(c面)蓝宝石外延的β-Ga

图7为实施例1中切割角为3°(c面)蓝宝石外延的β-Ga

图8为实施例1中切割角为3°(c面)蓝宝石外延的β-Ga

图9为实施例2中切割角为5°(c面)蓝宝石外延的β-Ga

图10为实施例2中切割角为5°(c面)蓝宝石外延的β-Ga

图11为实施例3中切割角为7°(c面)蓝宝石外延的β-Ga

图12为实施例3中切割角为7°(c面)蓝宝石外延的β-Ga

图13为实施例4中切割角为10°(c面)蓝宝石外延的β-Ga

图14为实施例4中切割角为10°(c面)蓝宝石外延的β-Ga

具体实施方式

本发明可以采用HVPE在切割角蓝宝石衬底上外延，也可以采用其他生长设备如金属有机物气相外延(MOCVD)，分子束外延(MBE)等。HVPE反应室一般为双温区结构，分为金属源区(低温区)和生长区(高温区)。HCl和金属源反应，生成的气体产物进入生长区，在衬底表面和O

本发明在一定的生长条件范围内均可实现β-Ga

以下实施例均采用同样的生长条件，通过采用不同切割角的蓝宝石衬底得到β-Ga

具体实施方式

对比例1：

一种氧化镓外延薄膜的生长方法，其步骤包括：

1、2英寸切割角为0°蓝宝石(c面蓝宝石)衬底的清洗和处理。

2、蓝宝石衬底放入立式HVPE反应器中后，缓慢升温至生长温度，即可开始生长β-Ga

3、生长到合适的时间后，按照一定的速率缓慢降至室温，取出样品。本实施例中生长时间约为15分钟，生长速率为10微米/小时。

图5的SEM图像表明薄膜表面呈现片状或层状的多重畴结构；图6的XRC结果表明，无切割角蓝宝石外延的β-Ga

实施例1：

一种改善氧化镓外延薄膜质量和表面形貌的方法，其步骤包括：

1、2英寸切割角为3°蓝宝石衬底的清洗和处理。

2、蓝宝石衬底放入立式HVPE反应器中后，缓慢升温至生长温度，即可开始生长β-Ga

3、生长到合适的时间后，按照一定的速率缓慢降至室温，取出样品。本实施例中生长时间约为15分钟，生长速率为10微米/小时。

图7的SEM图像表明薄膜表面呈现类单一畴结构；图8的XRC结果表明，切割角为3°蓝宝石外延的β-Ga

实施例2：

一种改善氧化镓外延薄膜质量和表面形貌的方法，其步骤包括：

1、2英寸切割角为5°蓝宝石衬底的清洗和处理。

2、蓝宝石衬底放入立式HVPE反应器中后，缓慢升温至生长温度，即可开始生长β-Ga

3、生长到合适的时间后，按照一定的速率缓慢降至室温，取出样品。本实施例中生长时间约为15分钟，生长速率为10微米/小时。

图9的SEM图像表明薄膜表面呈现类单一畴结构；图10的XRC结果表明，切割角为5°蓝宝石外延的β-Ga

实施例3：

一种改善氧化镓外延薄膜质量和表面形貌的方法，其步骤包括：

1、2英寸切割角为7°蓝宝石衬底的清洗和处理。

2、蓝宝石衬底放入立式HVPE反应器中后，缓慢升温至生长温度，即可开始生长β-Ga

3、生长到合适的时间后，按照一定的速率缓慢降至室温，取出样品。本实施例中生长时间约为15分钟，生长速率为10微米/小时。

图11的SEM图像表明薄膜表面呈现类单一畴结构；图12的XRC结果表明，切割角为7°蓝宝石外延的β-Ga

实施例4：

一种改善氧化镓外延薄膜质量和表面形貌的方法，其步骤包括：

1、2英寸切割角为10°蓝宝石衬底的清洗和处理。

2、蓝宝石衬底放入立式HVPE反应器中后，缓慢升温至生长温度，即可开始生长β-Ga

3、生长到合适的时间后，按照一定的速率缓慢降至室温，取出样品。本实施例中生长时间约为15分钟，生长速率为10微米/小时。

图13的SEM图像表明薄膜表面呈现类单一畴结构；图14的XRC结果表明，切割角为10°蓝宝石外延的β-Ga

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。