氮化镓（GaN）的工艺历程

氮化镓（GaN）的工艺历程

来源：第三代半导体资讯站

GaN的发展历程

氮化镓的起点

氮化镓发展较晚。1969年日本科学家Maruska等人采用氢化物气相沉积技术在蓝宝石衬底表面沉积出了较大面积的氮化镓薄膜。

氮化镓具有禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、饱和电子漂移速度高和抗辐射能力强等特点，是迄今理论上电光、光电转换效率最高的材料。

氮化镓的外延生长方法主要有金属有机化学气相沉积MOCVD、氢化物气相外延HVPE、分子束外延MBE。

氮化镓工艺的发展经历

MOCVD技术最初由Manasevit于1968年提出，之后随着原材料纯度提高及工艺的改进，该方法逐渐成为砷化镓、铟化磷为代表的第二代半导体材料和氮化镓为代表的三族半导体材料的主要生长工艺。

1993年日亚化学的Nakamura等人用MOCVD方法实现了高质量管理InGaN铟镓氮外延层的制备，由此可见MOCVD在第三代半导体材料中的重要性。

目前氮化镓的工艺

目前除了MOCVD，MBE分子束外延也成为重要的氮化镓等半导体材料的生长方法。MBE是在衬底表面生长高质量晶体薄膜的外延生长方法，不过需要在高真空甚至超高真空环境下进行。

MBE的优点是：虽然通常MBE生长速率不超过1微米/小时，相当于每秒或更长时间哪只生长一个单原子层，但容易实现对膜厚、结构和成分的精确控制，容易实现陡峭界面的异质结构和量子结构等；

第二是外延生长温度低，降低了界面上因不同热膨胀系数而引入的晶格缺陷；

第三是相比HVPE和MOCVD的化学过程，MBE是物理沉积过程，因此不考虑化学反应带来的杂质污染。

氮化镓分子排列和氮化镓外延片

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