n型氮化镓基板的制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109346397A(43)申请公布日2019.02.15(21)申请号201811108991.X(22)申请日2018.09.21(71)申请人张海涛地址214101江苏省无锡市滨湖区胜利新村61-7号201(72)发明人张海涛(74)专利代理机构北京智客联合知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11700代理人杨群(51)Int.Cl.H01L21/02(2006.01)H01L21/205(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称n型氮化镓基板的制造方法(57)摘要本发明属于制造方法，具体涉及一种n型氮化镓基板的制造方法。一种n型氮化镓基板的制造方法，包括：在氮化镓的气相生长中,原料镓和原料氮以外,导入氧元素或氮的氧化物材料。本发明的显著效果是：在本发明中,在用HVPE法制造GaN时,选择将含有镓原料、氮原料、氧元素的原料气体同时通入反应炉的方式,可以抑制n型GaN的施主浓度。极大减小生长完成后的n型GaN的界面态密度。但将该成品用于制造GaN电力转换用晶体三极管时,可以减小频率的分散,提高最大临界击穿电压。CN109346397ACN109346397A权利要求书1/1页1.一种n型氮化镓基板的制造方法，其特征在于，包括：在氮化镓的气相生长中,原料镓和原料氮以外,导入氧元素或氮的氧化物材料。2.如权利要求1所述的一种n型氮化镓基板的制造方法，其特征在于：所述的构成氮的氧化物的材料是从NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5中至少选择含有其中一种分子的材料。3.如权利要求1所述的一种n型氮化镓基板的制造方法，其特征在于：所述的气相生长法为HVPE法。2CN109346397A说明书1/3页n型氮化镓基板的制造方法技术领域[0001]本发明属于制造方法，具体涉及一种n型氮化镓基板的制造方法。背景技术[0002]在GaN半导体原件领域中,蓝色发光二极管和激光二极管等已经进入实用化阶段,最尖端的研究对象也开始渐渐从发光原件向电子原件转移。尤其是电力转换用晶体三极管的研究目前正处于十分兴盛的阶段。电力转换用晶体三极管,作为开关原件组成变频器等电源电路的一部分,变频器可以通过改变交流电的频率实现对电动机的控制,是电动机节能控制设备的最佳选择,同时也在节能空调、节能电磁炉及其它电磁加热型厨房家电、工业用电动机以及电动汽车、电气列车等运输设备中有着广泛的应用。目前最为常用的是Si系绝缘栅型双极性晶体管。[0003]用GaN制造而成的电力转换用晶体三极管,选用的是在异种基板(蓝宝石(αAl2O3)、硅(Si)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)等)上进行异质外延生长得到的GaN基板,目前已经制造出了如高电子迁移率晶体管(HEMT)等原件,从而可以探讨其在高频原件中的应用以及在需要更高耐压值的电源设备中的应用。与SiC相比GaN具有更高的临界击穿电压,因而被作为接替SiC的次时代电力转换用晶体三极管备受期待。[0004]目前市场上可以购买到的GaN基板都是用一种被称作氢化物气相外延(HVPE)法的结晶成长法制造出来的。异质外延生长法得到的基板基本都是2英寸基板。因为存在结晶缺陷问题,所以无法生产直径超过2英寸以上的基板。而价格又是Si基板的数十倍,基板中的穿透位错密度达到了105～107cm-2之巨。氨热法(ammonothermalmethod)等方法制得的大块GaN单晶基板和使用异质外延成长层法制得的GaN基板相比,穿透位错的密度要小上3～4个数量级。该工艺为电能转换用晶体三极管(GaN系)的实现创造了可能性。但是此时制得的基板价格为SiC基板价格的数百倍。如上所述,为了实现GaN电能转换用晶体三极管用基板的制造,GaN基板的品质提升和大直径化仍是一个重要的课题。目前,人们仍然将在异种基板上使用HVPE法通过异质外延生长法制作GaN基板作为最重要的首选方法。[0005]图1是GaN电力装换用晶体三极管的截面图。[0006]如图1所示,使用HVPE法在GaN基板11上顺次堆叠厚度为3μm的i型HaN电子移动层18-312和厚度为25μm、载流子浓度为2×10cm的n型Al0.25Ga0.75N电子供给层13。使用CVD法堆积厚度为20nm的SiN薄膜14后,在栅极形成区域设置由Ni/Au构成的栅极16,同时在源极和漏极接触部位设置开口部,并用Ti/Au构成源极15和漏极17。这样便完成了GaN系HEMT电能装换用晶体三极管的基本构造。二维电子气18存在于n型AlGaN电子供给层13和GaN电子移动层12的界面中,即电流的通路。[0007]在该基本构造的中最为重要的是,n型Al0.25Ga0.75N电子供给层13和SiN膜14将