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先进材料平台

发布时间:2024年04月10日来源:广东省科学院半导体研究所

一、平台简介:

先进材料平台主要从事高品质第三代半导体材料与器件的产业化外延生长技术研发,并对外提供材料外延生长服务。本平台拥有先进的量产型MOCVD1450℃高温MOCVD系统各一套,可满足2-6英寸氮化物光电子/微电子器件的技术研发与中试生产需求。本平台队伍由来自名古屋工大、清华、北大等著名研发机构以及On SemiconductorBroadcom等知名企业的研究人员组成,在蓝宝石衬底上的AlNGaN基材料与器件外延方面,以及在SiGaN材料的外延方面处于国际领先水平。

二、平台骨干

何晨光 副研究员 平台负责人

全面负责平台管理,个人技术开发上侧重深紫外固态光源材料外延和芯片。近年来,主持国家重点研发计划课题、国家自然科学基金、广东省自然科学基金等项目10项,在低缺陷密度AlN材料生长、高效率深紫外发光结构制备方面取得了有影响力的研究进展。

张康 高级工程师

研究面向新型电子器件的GaN (SiCsapphire衬底)材料,以及电化学腐蚀在新型器件上的应用。主持国家自然科学基金、广东省重点研发计划、广东省自然科学基金、广东省科技攻关项目共5项,授权第一发明人专利10项,在《Nano-Micro Letters》、《Nano Energy》等高水平杂志发表第一作者或通讯作者SCI论文10篇。


吴华龙 博士

研究深紫外固态光源材料制备技术,尤其专注于高质量AlNAlGaN材料的制备及其高效np型掺杂。近年来,主持国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广州市科技计划等项目共5项,获授权发明专利30余件,发表SCI论文30余篇,总引用次数500余次。

三、仪器设备:

1Aixtron 3×2" HT-MOCVD

CRIUS MOCVD(金属有机化学气相沉积),是利用金属有机化合物进行金属输运的一种气相外延生长技术,以金属有机化合物和氢化物等作为晶体生长源材料,以热分解反应方式在衬底上进行气相外延,生长各种Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。

Aixtron 3×2" HT-MOCVD (1450)

我院采用的HT-MOCVD设备是德国爱思强(Aixtron)公司生产的CCS 3×2" FT MOCVD系统,是国内第一台实验型超高温MOCVD系统,托盘表面温度可达1450℃,可以进行超高温下高质量AlN系氮化物外延材料生长。该设备采用垂直式近耦合喷淋反应室,喷淋头与托盘间距可调,同时喷孔密度高,气流均匀,基座采用三组电阻加热,温度均匀性好。

本设备的主要技术参数:

a、外延尺寸:32英寸或14英寸;

b、生长温度控制范围:400~1450 ℃

c、反应室压力控制范围:20~1000 mbar

d、源气配置:4路气体(H2N2NH3SiH4)、9MO源(2TMGa2TMAlTEGaTMIn2Cp2Mg1spare

e、基本材料指标

U-doped GaN

生长速率

≥2um/h

厚度均匀度

<1.5%

外延CO杂质含量

<1E17cm-3

AlGaN(Al组分50%70%90%)

生长速率

>1um/h

厚度均匀性

<2%

XRD 002/102

350/600arcsec

n-AlGaNAl组分70%

厚度0.5um

Si掺杂

>1E19cm-3

载流子浓度

>2E17cm-3

XRD 002/102

350/600arcsec

AlN

生长速率

>2um/h

厚度均匀性

<2%

外延CO杂质含量

<1E18cm-3

XRD 002/102

400/1000arcsec

表面粗糙度

<2nm

2Aixtron CRIUS-I 31×2" CCS MOCVD

Aixtron CRIUS-I 31×2" CCS MOCVD

我院采用的MOCVD设备是德国爱思强(Aixtron)公司生产的CRIUS 31×2" CCS MOCVD系统,进行GaN系蓝绿光材料生长。该设备采用Thomas Swan的垂直式近耦合喷淋反应室,喷淋头与衬底之间的距离为十几厘米,同时喷淋头上喷孔密度高达15.5/cm2,可以保证从两组相间的喷孔注入的Ⅲ族源和Ⅴ族源在到达衬底前可以充分混合。基座采用三组电阻加热,以保证温度均匀。

a、外延尺寸:312英寸,74英寸或36英寸;

b、生长温度控制范围:400~1250 ℃

c、反应室压力控制范围:20~1000 mbar

d、源气配置:4路气体(H2N2NH3SiH4)、5MO源(TMGaTMAlTEGaTMInCp2Mg1路)

e、基本材料指标:

U-doped GaN

生长速率

≥2um/h

外延厚度均匀度(Tstd/TavgTstd 为厚度均方差,Tavg为厚度平均值)

<3%

背景载流子浓度@RTHall

n<1×10e17cm-3

载流子迁移率

≧300cm2/V·s

002面半峰宽@XRD

≦300arcsec

102半峰宽@XRD

≦400arcsec

Si-doped GaN

载流子浓度

n≧2×10e18cm-3

载流子迁移率

≧250cm2/V·s

方阻均匀性

s/x<3%

p-GaN

载流子浓度

p≧1×10e17cm-3

载流子迁移率

≧10cm2/V·s

电阻率

≦3Ω·cm

AlGaN

组分

>20%

组分均匀性

Xmax-Xmin≦2%

InGaN/GaN MQW

波长

450-460nm

片内波长均匀性

≦2nm

片间波长均匀性

≦3nm

Run to Run均匀性

≦2nm

3、真空钨丝炉

本设备为立式真空钨丝炉,型号SWSL-2000,主要用于AlNBN等材料的高温热退火研究,极限温度为2000 ,极限真空6.67 × 10-3 Pa,保护气氛可通氩气、氮气或氢气,可实现2-6英寸晶圆的大批量高温热退火。

四、技术服务:

对外提供外延片定制服务

外延片尺寸:2/4/6 英寸

所用衬底:蓝宝石/

外延结构:AlN/GaN/AlGaN (LED/HEMT)

联系方式:19128660258