专利名称：提高铝镓氮材料质量的方法
技术领域：
本发明涉及到半导体材料技术领域，特别是指一种提高铝镓氮(AlGaN)材料质量的方法。
背景技术：
作为第三代半导体，氮化镓(GaN)及其系列材料(包括氮化铝、铝镓氮、铟镓氮、氮化铟)以其光谱范围宽(覆盖了从紫外到红外波段)，在光电子学领域内有巨大的应用价值。GaN紫外探测器是一种非常重要的GaN基光电子器件，在导弹告警、火箭羽烟探测、紫外通信、生化武器探测、飞行器制导、宇宙飞船、火灾监测等民用、军用领域有着重要的应用价值。与Si紫外探测器相比，GaN基紫外探测器由于具有可见光盲、量子效率高、可以在高温和苛性环境下工作等等不可比拟的优点，在实际应用中可以做到虚警率低、灵敏度高、抗干扰能力强，极大的受到了人们的关注。
铝镓氮(AlGaN)材料是GaN基紫外探测器的重要组成部分。其材料质量的好坏对于器件性能的高低有着很重要的作用。而由于铝原子表面迁移率太小，不容易实现二维生长，严重影响了铝镓氮材料的晶体质量和表面形貌，也阻碍了器件的进一步应用和发展。
发明内容
本发明的目的在于，提出了一种提高铝镓氮(AlGaN)材料质量的方法，该方法能有效的增加生长过程种铝原子在样品表面的迁移率，从而提高材料晶体质量和表面形貌。
本发明一种提高铝镓氮材料质量的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1取一衬底；步骤2在该衬底上生长一层成核层；步骤3在该成核层上生长一层过渡层；步骤4在该过渡层上生长一层掺杂的铝镓氮层。
其中衬底为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓材料。
其中成核层为低温氮化镓材料或者低温氮化铝材料。
其中过渡层是为高温氮化镓层或者是高温氮化铝层。
其中掺杂的铝镓氮层为轻掺镁杂质层。
其中过渡层最小厚度为0。
本发明提出的提高铝镓氮材料质量的方法，在生长铝镓氮材料的过程中轻掺镁杂质，由于镁杂质起着活化剂的作用，能够有效的增加铝原子在样品表面的迁移率，从而提高了铝镓氮材料的质量。
为了进一步说明本发明的内容，以下结合实施例及附图详细说明如后，其中图1是本发明提出的提高铝镓氮材料质量的方法中所采用的材料结构。
具体实施例方式
请参阅图1所示，本发明一种提高铝镓氮材料质量的方法，包括如下步骤步骤1取一衬底10，该衬底10为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓材料；步骤2在该衬底10上生长一层成核层11，该成核层11为低温氮化镓材料或者低温氮化铝材料；步骤3在该成核层11上生长一层过渡层12，该过渡层12为高温氮化镓层或者高温氮化铝层，该过渡层12最小厚度为0；步骤4在该过渡层12上生长一层掺杂的铝镓氮层13，该掺杂的铝镓氮层13为轻掺镁杂质层。
本发明提出的提高铝镓氮材料质量的方法，具体实施过程如下(材料结构如图1所示)在硅、蓝宝石、氮化镓、砷化镓或碳化硅材料为衬底10上，利用MOCVD、或者其他生长GaN材料的设备生长出材料结构，其材料生长顺序为成核层11、过渡层12、铝镓氮层13。其中在生长铝镓氮层13的时候，轻掺镁杂质，由于镁杂质能够有效的增加铝原子在样品表面的迁移率，从而能提高铝镓氮材料晶体质量和表面形貌。
为了进一步说明本发明的内容，我们以生长Al0.5Ga0.5N材料为例来说明本发明的方法(结合参阅图1)，具体如下利用MOCVD设备在蓝宝石衬底10上生长材料结构。
首先在550℃下生长氮化铝(AlN)成核层11，然后升温退火，在1100℃下生长高温氮化铝层作为过渡层12，最后在1100℃下生长铝镓氮层13，同时在生长铝镓氮层13的同时通入少量的镁源，进行镁的轻掺杂。最后降温，取出材料样品，完成材料生长。
本发明对常规的生长铝镓氮材料的方法进行了改进，在常规的铝镓氮材料生长过程种，轻掺镁杂质。由于镁杂质在铝镓氮材料生长过程种，起着一种活化剂的作用，能够有效的增加铝原子在样品表面的迁移率，有利于实现二维生长，从而提高了材料的晶体质量和表面形貌。在常规的铝镓氮材料生长方法种，由于铝原子的性质和镓原子的性质差别很大，铝镓氮材料的生长机制和氮化镓生长机制也差别很大。特别是铝原子的表面迁移率要远小于镓原子的表面迁移率，导致了材料质量难以进一步提高。本发明提出的轻掺镁杂质的方法，能够有效的增加铝原子在样品表面的迁移率，从而能够有效的提高材料的晶体质量和表面形貌，也将进一步改善器件的性能。
权利要求
1.一种提高铝镓氮材料质量的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1取一衬底；步骤2在该衬底上生长一层成核层；步骤3在该成核层上生长一层过渡层；步骤4在该过渡层上生长一层掺杂的铝镓氮层。
2.根据权利要求1所述的一种提高铝镓氮材料质量的方法，其特征在于，其中衬底为蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓或砷化镓材料。
3.根据权利要求1所述的一种提高铝镓氮材料质量的方法，其特征在于，其中成核层为低温氮化镓材料或者低温氮化铝材料。
4.根据权利要求1所述的一种提高铝镓氮材料质量的方法，其特征在于，其中过渡层是为高温氮化镓层或者是高温氮化铝层。
5.根据权利要求1所述的一种提高铝镓氮材料质量的方法，其特征在于，其中掺杂的铝镓氮层为轻掺镁杂质层。
6.根据权利要求1或4所述的一种提高铝镓氮材料质量的方法，其特征在于，其中过渡层最小厚度为0。
全文摘要
本发明一种提高铝镓氮材料质量的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1取一衬底；步骤2在该衬底上生长一层成核层；步骤3在该成核层上生长一层过渡层；步骤4在该过渡层上生长一层掺杂的铝镓氮层，完成材料的制作。
文档编号H01L31/18GK1956148SQ20051011801
公开日2007年5月2日 申请日期2005年10月24日 优先权日2005年10月24日
发明者赵德刚, 杨辉, 梁骏吾, 李向阳, 龚海梅 申请人:中国科学院半导体研究所