GaN同質(zhì)外延能夠克服異質(zhì)外延中不可避免的晶格失配及熱失配等問題，消除外延過程中由于上述問題產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變，是生長低位錯(cuò)密度、低應(yīng)力應(yīng)變高質(zhì)量AlGaN/GaN HMET的最佳路徑。與藍(lán)寶石、SiC等異質(zhì)襯底相比，國產(chǎn)四英寸GaN襯底尚處于起步階段，基于國產(chǎn)四英寸GaN襯底的AlGaN/GaN HMET仍處于研發(fā)階段。

近日，第七屆國際第三代半導(dǎo)體論壇暨第十八屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇（IFWS & SSLCHINA 2021）在深圳會(huì)展中心舉行。期間，“IFWS& SSLCHINA：氮化物半導(dǎo)體襯底與外延技術(shù)“分論壇于12月7日舉行，會(huì)上，河北半導(dǎo)體研究所高楠做了題為“國產(chǎn)4英寸GaN襯底上MOCVD外延高質(zhì)量AlGaN/GaN HEMT材料”的主題報(bào)告

 

研究在國產(chǎn)四英寸GaN襯底上通過金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積法，生長出了高質(zhì)量的AlGaN/GaN HEMT外延材料。生長過程采用NH₃/H₂混合氣體及H₂交替通入的方法對襯底表面進(jìn)行了預(yù)處理，同質(zhì)外延1μm GaN后依次生長了AlN插入層、AlGaN勢壘層以及GaN帽層，其中AlGaN勢壘層Al組分20%，厚度為25 nm。對同質(zhì)外延AlGaN/GaN HEMT外延材料進(jìn)行測試表征。原子力顯微鏡測試顯示同質(zhì)外延的AlGaN/GaN HEMT外延材料表面呈現(xiàn)平直排列的原子臺(tái)階；高分辨率X射線雙晶衍射儀測試得到GaN（002）晶面搖擺曲線半高寬為48.9弧秒，（102）晶面搖擺曲線半高寬為43.5弧秒；非接觸霍爾測試儀結(jié)果顯示二維電子氣遷移率為2159 cm² ，面密度為8.89×10¹²cm^-2，說明制備的材料晶體質(zhì)量高且電學(xué)性能優(yōu)異。此外，使用微區(qū)拉曼光譜儀對外延前后的應(yīng)力變化進(jìn)行了表征，同質(zhì)外延的GaN E2-high峰位與襯底的E2-high峰位完全重合，表明同質(zhì)外延過程中無應(yīng)力應(yīng)變產(chǎn)生。
 

（內(nèi)容根據(jù)現(xiàn)場資料整理，如有出入敬請諒解）