人工晶体学报

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,南京 210023

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：国家重点研发计划(2022YFB3605201,2022YFB3605204)

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、NH3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11 μm 的6英寸GaN厚膜,其厚度不均匀性约±1.5%,生长速率大于60 μm/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700 μm,生长速率增大至200 μm/h以上,且厚度不均匀性仍在±5%以内。

来源：2025年第1期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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