MOCVD法侧向外延生长高质量GaN

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1、第*’卷增刊半!导!体!学!报a>D2*’!%

2、口区穿透位错大部分发生转向$侧向生长区下方的穿透位错被掩膜阻断2关键词’X5Q(侧向外延(穿透位错$%&&))*-+!(’-..(’,)+M中图分类号’[Q0+(b*j0!!!文献标识码’$!!!文章编号’+*.0J(,))$*++.&%+J+,+’J+0[=X5和氨气流量分别为*.HEE1和0".HD1$载气!!引言为氢气$反应室的总流量为,+HD12随后用#51JcF;I79%J0’+扫描电镜观察样品表面和截面2使用X5Q基材料自引入缓冲层技术之后一段时期日本理学%?AJ"$型双晶衍射仪研究侧向外延X5Q内$继续提高X5Q质量的尝试在很大程度上只限于的结构特征2采用&4

3、;D;GH#=*++透射电子显微镜优化二步法的工艺参数$外延层质量没有大的改善$观察样品中的穿透位错2主要原因是X5Q和衬底之间的晶格失配和热失配过大$导致外延层中产生大量的晶体缺陷#)(!结果与讨论-Z*%2O5C>把侧向外延技术引入到X5Q生长,+E1中$使位错密度降低至,+’Z*量级*,+图,为侧向外延X5Q完全合并后的%!=像2E12,WW)年$(由图可见$二次外延后X5Q表面相当平整$原子力Q5T51

4、光器制备的关键技#0+%$进一步证实侧向外延X5Q表面平&1m0+&1术之一2本文采用低压=_#aN侧向外延技术$制整$适于器件制作2由图还可得到$侧向外延X5Q厚备出适用于X5Q基激光器制作的高质量X5Q外延度达"(时$相邻的X5Q侧向生长前沿开始合&1膜$并对侧向外延X5Q的晶体质量进行表征2"!实验采用=_#aN法在蓝宝石#+++,%衬底上用传统的二步法生长*的X5Q$随后用等离子增强化&1学气相沉积#&!#aN%方法沉积.+61的%;Q!2采用标准光刻和刻蚀工艺制作窗口为0$周期为&1图,!完全合并后侧向外延X5Q样品的扫描电镜图像*0&1的长条图形2掩膜条沿/,,

5、++0X5Q方向2侧向外^;72,!$%!=G;EC@E>5D9HE96E9I!?_XX5Q延生长压力为’",+T&5$温度为,+(+",+-+h$#国家自然科学基金#批准号)’W-*.,+)%$国家自然科学基金及香港研究资助局联合基金#批准号).++,,’,W.0$QJ8Oe+*-,++%资助项目!*++(J,,J*+收到$*++(J,*J,-定稿’*++.中国电子学会增刊陈!俊等)!=_#aN法侧向外延生长高质量X5Q,+)并形成平整表面$由此计算得到侧向外延生长合并之前平均的横纵生长速率之比为*b.2*0+*(+无论是采用8a&!还是=_#aN法侧向外延生长X

6、5Q$沿垂直于掩膜条纹的方向上$掩膜区上方侧向生长的X5Q的晶面偏离窗口区X5Q的晶面$即侧向生长区与窗口区垂直生长的X5Q之间存在,轴方向上的取向差$形成晶面倾斜#R;67C;DC%2图*为侧向外延X5Q层#+++*%面A射线倒空间15GG;672晶面倾斜会导致倒空间15GG;67中衍射峰沿#轴方向的分裂2图*中只观察到一个衍射峰$图0!侧向外延X5Q与衬底X5Q的#+++*%’#,,*(%A射线双而且衍射峰沿#方向没有明显的分离$说明侧向生晶摇摆曲线!实线为衬底$虚线为侧向外延X5Q2长区域相对窗口区X5Q不存在取向差$即没有晶面^;720!#+++*%56I#,,*(

7、%AJF5LE>ET;67E@倾斜2为了进一步研究测向外延X5Q相对于衬底!?_XX5Q56IX5QC91GD5C9!%>D;ID;69H;6I;E5C9F9JX5Q的结构性能变化$分别测量两者的#+++*%及HFX5QC91GD5C956II5H49ID;69@>F!?_XX5Q2#,,*(%的双晶摇摆曲线$结果如图0所示2侧向外延X5Q的#+++*%半高宽从二步法X5Q衬底的*)+p降到,-+p$#,,*(%的半高宽则从衬底X5Q的00-p降低到侧向外延X5Q的*)+p2#+++*%和#