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作者：许万里;甘云海;李悦文;李彬;郑有炓;张荣;修向前;
单位：南京大学电子科学与工程学院;
摘要：氢化物气相外延(HVPE)是制备GaN单晶衬底的关键技术，由于生长速率较高，如何控制大尺寸GaN高速率高均匀性生长对于获得高质量GaN衬底具有重要意义。本文针对自主设计研制的6英寸(1英寸=2.54 cm)GaN衬底用HVPE设备，通过数值模拟和实际生长实验，研究了工艺参数如源气体与衬底距离D、分隔气体、HCl流量、NH_3载气流量等对高速率生长GaN膜厚度均匀性的影响。数值模拟与生长实验结果发现，采用自研HVPE设备生长GaN厚膜具有高生长速率和高厚度均匀性等特点。研究表明，引入分隔气体及适当增大D值可以有效促进GaCl气体向样品边缘扩散，从而显著提升大尺寸外延厚膜的均匀性。采用最终优化工艺条件获得了厚度约11μm的6英寸GaN厚膜，其厚度不均匀性约±1.5%,生长速率大于60μm/h;随着生长时间的增加，生长速率增大，在生长时间为3 h时，6英寸GaN厚膜厚度达到约700μm,生长速率增大至200μm/h以上，且厚度不均匀性仍在±5%以内。
关键词：氮化镓;;氢化物气相外延;;晶体生长;;数值模拟;;厚度不均匀性
基金资助：国家重点研发计划(2022YFB3605201,2022YFB3605204)
