PVD AlON缓冲层的GaN外延层生长

作者：寻飞林

来源：半导体技术, 2020, 45(05): 379-403.

DOI：10.13290/j.cnki.bdtjs.2020.05.008

• GaN
• AlON
• AlN
• 图形化蓝宝石衬底(PSS)
• 物理气相沉积(PVD)

采用物理气相沉积(PVD)技术在4英寸(1英寸=2.54 cm)图形化蓝宝石衬底(PSS)上沉积4种AlN或AlON薄膜样品,使用金属有机化学气相沉积(MOCVD)在样品上外延生长GaN。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)与高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)对GaN外延层进行表征分析。实验结果表明:在PSS上溅镀AlN缓冲层时,AlN/蓝宝石界面处的氧浓度决定GaN样品的生长模式。通入氧形成的AlON能够减少GaN晶体在PSS侧壁生长,提高GaN晶体质量。GaN/AlON或(AlN/AlON)/PSS结构的GaN的螺位错密度为4.40×107～5.03×107 cm-2,刃位错密度为1.70×108～1.71×108 cm-2;而GaN/AlN或(AlON/AlN)/PSS结构的GaN的螺位错密度为2.55×108～7.65×108 cm-2,刃位错密度为1.38×1010～2.89×1010 cm-2;GaN/AlN/PSS结构相比GaN/AlON/PSS结构的GaN位错密度高1～2个数量级。