1.本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种硅基氮化镓外延层的生长方法及氮化镓外延片。
背景技术：2.氮化镓(gan)材料作为一类宽禁带半导体材料，具有可调节禁带宽度大，击穿场强高，电子饱和漂移速度大等特点，以gan为核心制备的发光二极管、激光二极管、光电探测器和高电子迁移率场效应晶体管在照明显示、微波功率和电力电子等领域具有广泛应用。
3.光电器件中的衬底一般使用硅(si)衬底，si衬底可量产尺寸大，在si衬底上外延gan基器件可大幅提高单片外延得到的器件数，降低gan基器件外延成本，因此si基gan饱受工业界青睐。
4.然而，si与gan材料上的晶格常数和热膨胀系数的显著差异，导致通常si基gan的材料位错面密度高，应力大，难以实现高质量高厚度的无裂纹si基gan材料的外延生长。目前，si基gan材料外延主要生长具有一定梯度的algan应力缓冲层来引入压应力，以此对抗降温过程中si基gan材料体系中的热应力，避免gan出现裂纹。但是由于si基gan材料体系中存在大量穿透位错，在压应力驱使下穿透位错发生攀移倾斜，形成垂直于生长方向的失配位错，该失配位错的形成将消耗压应力，使得压应力减弱，导致不足以补偿降温过程中的热应力，gan材料出现裂纹。
技术实现要素：5.针对以上问题，本发明提供了一种硅基氮化镓外延层的生长方法及氮化镓外延片，通过降温生长氮化镓铟插入层，能够实现无裂纹si基gan的外延生长。
6.为达上述目的，本发明提供了一种硅基氮化镓外延层的生长方法，包括：
7.将硅基衬底放入反应室中；
8.在硅基衬底上生长氮化铝缓冲层；
9.在氮化铝缓冲层上生长氮化镓铝缓冲层；
10.在氮化镓铝缓冲层上生长氮化镓铟插入层；
11.在氮化镓铟插入层上生长氮化镓外延层；
12.其中，生长氮化镓铟插入层的温度低于生长氮化镓铝缓冲层和氮化镓外延层的温度。
13.根据本发明的实施例，氮化镓铟插入层在氮化镓铝缓冲层上的生长方式为共格生长，以使氮化镓铟插入层中氮化镓铟的晶格常数与氮化镓铝缓冲层中氮化镓铝的晶格常数相同。
14.根据本发明的实施例，在硅基衬底上生长氮化铝缓冲层包括：
15.设置反应室温度为900-1200℃，压力为50-200mbar；
16.向反应室中通入铝源，10-50s后加入氮源，在硅基衬底上生长氮化铝缓冲层，氮化
铝缓冲层的厚度为100-300nm。
17.根据本发明的实施例，在氮化铝缓冲层上生长氮化镓铝缓冲层包括：
18.设置反应室温度为910-1100℃，压力为100-300mbar；
19.向反应室中通入铝源、镓源和氮源，之后缓慢减少铝源的通入，以在氮化铝缓冲层上生长具有组分梯度的氮化镓铝缓冲层，氮化镓铝缓冲层的生长速率为0.5-1μm/h，厚度为200-1200nm，层中铝元素的组分由下至上逐渐降低，底部铝元素的组分为50％。
20.根据本发明的实施例，氮化镓铟插入层的生长温度为700-900℃，生长压力为350-500mbar，生长速率为0.05-0.15um/h，氮化镓铟插入层的厚度为1-150nm，铟元素的组分为0％-5％。
21.根据本发明的实施例，氮化镓外延层的生长温度为1000-1100℃，生长压力为200-400mbar。
22.根据本发明的实施例，还包括：
23.将硅基衬底放入反应室中后，在1000-1100℃通入氢气，以去除硅基衬底表面的氧化物。
24.本发明还提供了一种如上述生长方法生长出的氮化镓外延片，包括：
25.硅基衬底；
26.氮化铝缓冲层，位于硅基衬底的上方；
27.氮化镓铝缓冲层，位于氮化铝缓冲层的上方；
28.氮化镓铟插入层，位于氮化镓铝缓冲层的上方；
29.氮化镓外延层，位于氮化镓铟插入层的上方；
30.其中，氮化镓铟插入层的生长温度低于氮化镓铝缓冲层和氮化镓外延层的生长温度。
31.根据本发明的实施例，氮化镓铟插入层中氮化镓铟的晶格常数与氮化镓铝缓冲层中氮化镓铝的晶格常数相同。
32.根据本发明的实施例，氮化铝缓冲层的厚度为100-300nm；
33.氮化镓铝缓冲层厚度为200-1200nm，氮化镓铝缓冲层中铝元素的组分由下至上逐渐降低，底部铝元素的组分为50％；
34.氮化镓铟插入层的厚度为0-150nm，铟元素的组分为0％-5％；
35.氮化镓外延层中位错密度小于108cm-2
。
36.根据本发明提供的硅基氮化镓外延层的生长方法及氮化镓外延片，在氮化镓铝缓冲层上降温生长一层氮化镓铟插入层，降温过程中氮化铝缓冲层和氮化镓铝缓冲层中出现裂纹，释放缓冲层中的部分应力，同时氮化镓铟插入层的生长能够覆盖裂纹，为氮化镓外延层生长提供良好的基础，随后升温生长氮化镓外延层，能够使氮化镓外延层生长时受到更大更久的压应力，并且不影响氮化镓外延层的表面情况，达到无裂纹氮化镓外延层的生长。
附图说明
37.图1示意性示出了根据本发明实施例的硅基氮化镓外延层生长方法的步骤图；
38.图2a示意性示出了现有技术中氮化镓外延层生长方法中各阶段的在位曲率监测图；
39.图2b示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中各阶段的在位曲率监测图；
40.图3示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中各层材料晶格弛豫过程图；
41.图4a示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中在algan缓冲层生长结束后的表面形貌示意图；
42.图4b示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中在algan缓冲层生长结束且降温后的表面形貌示意图；
43.图4c示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中在ingan插入层生长结束后的表面形貌示意图；
44.图4d示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中在gan外延层生长结束后的表面形貌示意图；
45.图5示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中温度对晶格常数的影响示意图；
46.图6示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延片的截面图。
47.【附图标记】
48.1-硅基衬底；2-氮化铝缓冲层；3-氮化镓铝缓冲层；4-氮化镓铟插入层；5-氮化镓外延层。
具体实施方式
49.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
50.本发明提供了一种硅基氮化镓外延层的生长方法，包括：
51.将硅基衬底放入反应室中；
52.在硅基衬底上生长氮化铝缓冲层；
53.在氮化铝缓冲层上生长氮化镓铝缓冲层；
54.在氮化镓铝缓冲层上生长氮化镓铟插入层；
55.在氮化镓铟插入层上生长氮化镓外延层；
56.其中，生长氮化镓铟插入层的温度低于生长氮化镓铝缓冲层和氮化镓外延层的温度。
57.根据本发明提供的硅基氮化镓外延层的生长方法及氮化镓外延片，在氮化镓铝缓冲层上降温生长一层氮化镓铟插入层，降温过程中氮化铝缓冲层和氮化镓铝缓冲层中出现裂纹，释放缓冲层中的部分应力，同时氮化镓铟插入层的生长能够覆盖裂纹，为氮化镓外延层生长提供良好的基础，随后升温生长氮化镓外延层，能够使氮化镓外延层生长时受到更大更久的压应力，并且不影响氮化镓外延层的表面情况，达到无裂纹氮化镓外延层的生长。
58.图1示意性示出了根据本发明实施例的硅基氮化镓外延层生长方法的步骤图。如图1所示，硅基氮化镓外延层的生长方法包括步骤s1～s6。
59.操作s1，将硅(si)基衬底放入反应室中。
60.在操作s2，在硅基衬底上生长氮化铝(aln)缓冲层。
61.在操作s3，在氮化铝缓冲层上生长氮化镓铝(algan)缓冲层。
62.在操作s4，在氮化镓铝缓冲层上生长氮化镓铟(ingan)插入层。
63.在操作s5，在氮化镓铟插入层上生长氮化镓(gan)外延层。
64.根据本发明的实施例，生长ingan插入层的温度低于生长algan缓冲层和gan外延层的温度。
65.根据本发明的实施例，氮化镓铟插入层在氮化镓铝缓冲层上的生长方式为共格生长，以使氮化镓铟插入层中氮化镓铟的晶格常数与氮化镓铝缓冲层中氮化镓铝的晶格常数相同。
66.根据本发明的实施例，将硅基衬底放入反应室中后，在1000-1100℃的温度下，例如1000℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1050℃、1060℃、1070℃、1080℃、1090℃、或者1100℃的温度下，通入氢气，以去除硅基衬底表面的氧化物。
67.根据本发明的实施例，步骤s2包括：
68.设置反应室温度为900-1200℃，例如反应室温度为900℃、920℃、940℃、960℃、980℃、1000℃、1020℃、1040℃、1060℃、1080℃、1100℃、1120℃、1140℃、1160℃、1180℃、或1200℃，压力为50-200mbar，例如压力为50mbar、60mbar、80mbar、100mbar、120mbar、140mbar、160mbar、180mbar、或200mbar；
69.向反应室中通入铝源，10-50s后加入氮源，在硅基衬底上生长aln缓冲层，aln缓冲层的厚度为100-300nm，例如aln缓冲层的厚度为100nm、120nm、140nm、160nm、180nm、200nm、220nm、240nm、260nm、280nm、或300nm。
70.根据本发明的实施例，步骤s3包括：
71.设置反应室温度为910-1100℃，例如反应室温度为910℃、920℃、940℃、960℃、980℃、1000℃、1020℃、1040℃、1060℃、1080℃、或1100℃，压力为100-300mbar，例如压力为100mbar、120mbar、140mbar、160mbar、180mbar、200mbar、220mbar、240mbar、260mbar、280mbar、或300mbar；
72.向反应室中通入铝源、镓源和氮源，之后缓慢减少铝源的通入，以在氮化铝缓冲层上生长具有组分梯度的algan缓冲层。
73.根据本发明的实施例，步骤s3中algan缓冲层的生长速率为0.5-1μm/h，例如生长速率为0.5μm/h、0.6μm/h、0.7μm/h、0.8μm/h、0.9μm/h、或1.0μm/h，厚度为200-1200nm，例如厚度为200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm、1100nm、或1200nm，层中铝元素的组分由下至上逐渐降低，底部铝元素的组分为50％。
74.根据本发明的实施例，步骤s4的生长温度为700-900℃，例如生长温度为700℃、720℃、740℃、780℃、800℃、820℃、840℃、860℃、880℃、或900℃，生长压力为350-500mbar，例如生长压力为350mbar、360mbar、380mbar、400mbar、420mbar、440mbar、460mbar、480mbar、或500mbar，生长速率为0.05-0.15um/h，例如生长速率为0.05um/h、0.06um/h、0.07um/h、0.08um/h、0.09um/h、0.10um/h、0.11um/h、0.12um/h、0.13um/h、0.14um/h、或0.15um/h，ingan插入层的厚度为1-150nm，例如ingan插入层的厚度为1nm、20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、120nm、140nm、或150nm，铟元素的组分为0.1％-5％，例如，铟元素的组分为0.1％、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、或5.0％，以保证ingan插入层以共格的方式生长于上述algan缓冲层之上。
75.根据本发明的实施例，步骤s5的生长温度为1000-1100℃，例如生长温度为1000℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1050℃、1060℃、1070℃、1080℃、1090℃、或1100℃，生长压力为200-400mbar，例如生长压力为200mbar、220mbar、240mbar、260mbar、280mbar、300mbar、320mbar、340mbar、360mbar、380mbar、或400mbar。
76.根据本发明的实施例，gan外延层位错密度小于108cm-2
，边缘区域以外无裂纹。
77.根据本发明的实施例，在实际生长过程中，利用在位曲率监测系统判断外延薄膜的应力情况，应力公式为：
[0078][0079]
其中，σm为外延薄膜的应力大小；es、hs和νs分别为衬底的样式模量、厚度和泊松比；hf为外延薄膜的厚度；κ为曲率。
[0080]
根据公式(1)可知，通过监测系统得到曲率与时间的关系图曲线，计算该曲线的斜率可得到应力。定性来看，曲率为正时，外延薄膜受到张应力；曲率为负时，外延薄膜受到压应力。
[0081]
图2a示意性示出了现有技术中氮化镓外延层生长方法中各阶段的在位曲率监测图；图2b示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中各阶段的在位曲率监测图。如图2a、2b所示，图2a中，s2a为aln缓冲层生长阶段，s3a为algan缓冲层生长阶段，s4a为gan外延层生长阶段，s5a为降温阶段；图2b中，s2b为aln缓冲层生长阶段，s3b为algan缓冲层生长阶段，s4b为ingan插入层生长阶段，包括生长过程中的升降温过程，s5b为gan外延层生长阶段，s6b为降温阶段。
[0082]
结合公式(1)对图2a、2b进行分析，图2a中，在aln缓冲层生长阶段s2a中，外延薄膜即aln缓冲层大部分时间都受到张应力，在algan缓冲层生长阶段s3a中，外延薄膜即algan缓冲层先受到张应力后受到压应力，在gan外延层生长阶段s4a中，外延薄膜即gan外延层受到压应力。但随着gan外延层的生长，压应力被消耗不断减小，在降温阶段s5a中，薄膜大部分时间都受到张应力，可见s4a阶段中，gan外延层生长完成前其受到的压应力已经被消耗殆尽。图2b中，aln缓冲层生长阶段s2b中，外延薄膜即aln缓冲层大部分时间都受到张应力；algan缓冲层生长阶段s3b中，外延薄膜即algan缓冲层先受到张应力后受到压应力；ingan插入层生长阶段s4b中，外延薄膜即ingan插入层先受到张应力，此张应力为ingan插入层生长所需的降温过程导致，随后转换为压应力，包括ingan插入层生长过程中受到的压应力和后续gan外延层生长所需的升温过程导致的压应力；gan外延层生长阶段s5b中，gan外延层持续受到压应力；降温阶段s6b中，薄膜先受到压应力后受到张应力。
[0083]
根据以上分析，现有技术中氮化镓外延层生长方法和本发明实施例中氮化镓外延层生长方法中，aln缓冲层、algan缓冲层的受力状态大致相同，而本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中增加了ingan插入层，使得本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中gan外延层生长阶段能够持续受到压应力。
[0084]
图3示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中各层材料晶格弛豫过程图。晶格弛豫过程即晶格常数大小变化过程，正常状态下晶格常数si＞inn＞gan＞aln，三元合金ingan的晶格常数介于inn与gan之间，algan的晶格常数介于gan与aln之间，即晶格常数si＞inn＞ingan＞gan＞algan＞aln。如图3所示，si衬底不发生晶格弛豫，晶格
常数保持不变，表现为矩形；在si衬底上生长的aln缓冲层，由于晶格常数si＞aln，所以aln缓冲层的晶格常数由下至上减小，表现为正梯形；在aln缓冲层上生长的algan缓冲层，由于晶格常数algan＞aln，所以algan晶格常数由下至上增大，表现为倒梯形；在algan缓冲层上生长的ingan插入层，由于ingan为共格生长，不发生弛豫过程，表现为矩形，整体上晶格不变，与algan最上层晶格的晶格常数保持相同；在ingan插入层上生长的gan外延层，由于晶格常数gan＞algan＝共格生长的ingan，因此gan晶格常数由下至上增大，表现为倒梯形。
[0085]
根据本发明的实施例，由于正常状态下ingan材料晶格常数大于algan材料，所以ingan插入层以共格的方式生长时会受到压应力，不会使得ingan插入层的晶格常数大于gan而使gan材料生长时受到张应力。
[0086]
根据本发明的实施例，维持ingan插入层共格生长需要选择生长参数、ingan插入层的厚度以及组分。
[0087]
根据本发明的实施例，由于si基gan材料体系中热膨胀系数的差异，薄膜在降温过程中会受到大量的张应力，因此，在algan缓冲层生长结束后降温过程中会因为补偿张应力的压应力不足而形成裂纹。但形成裂纹后继续生长的是ingan插入层而非gan外延层，插入层的生长仍够填补algan缓冲层的裂纹使得gan外延层的表面不受影响。此外，aln缓冲层的裂纹则可为gan外延层生长结束后降温过程中的热应力释放提供通道。
[0088]
图4a示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中在algan缓冲层生长结束后的表面形貌示意图。如图4a所示，aln缓冲层和algan缓冲层表面无裂纹。
[0089]
图4b示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中在algan缓冲层生长结束且降温后的表面形貌示意图。如图4b所示，aln缓冲层和algan缓冲层表面由于降温产生裂纹。
[0090]
图4c示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中在ingan插入层生长结束后的表面形貌示意图。如图4c所示，ingan插入层的生长填补algan缓冲层的裂纹，为gan外延层提供良好的生长基础。
[0091]
图4d示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中在gan外延层生长结束后的表面形貌示意图。如图4d所示，gan外延层生长结束后表面无裂纹。
[0092]
根据本发明的实施例，在algan缓冲层上降温生长一层ingan插入层，降温过程中aln缓冲层和algan缓冲层中出现裂纹，释放缓冲层中的部分应力，同时ingan插入层的生长能够覆盖裂纹，为gan外延层生长提供良好的基础。
[0093]
图5示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延层生长方法中温度对晶格常数的影响示意图。热膨胀系数大小为：gan＞aln＞inn。如图5所示，a为aln材料在aln缓冲层生长温度下的晶格常数，b为aln材料在ingan插入层生长温度下的晶格常数。在algan缓冲层生长结束后开始降温的过程中，由于热膨胀系数algan大于aln，因此对于algan/aln体系，降温后晶格常数小于ingan材料生长温度下aln的晶格常数；生长ingan插入层结束后开始升温的过程中，由于热膨胀系数ingan小于aln和algan，升温后体系晶格常数无法恢复到原先algan/aln体系在相同温度下的晶格常数。因此在ingan/algan/aln体系上生长gan外延层相比于在algan/aln体系上生长gan外延层具有更大的压应力，有利于改善gan外延层出现裂纹的情况。
[0094]
根据本发明的实施例，在降温生长ingan插入层时，可能使得aln、algan缓冲层中
出现裂纹，释放掉缓冲层中的部分应力。随后ingan插入层生长后可覆盖裂纹，不影响gan表面情况。同时通过升降温过程，使得gan外延层能够相比直接在algan缓冲层上生长时受到更大更久的压应力，有效减少gan外延层表面的缺陷，达到无裂纹氮化镓外延层的生长。
[0095]
根据本发明的实施例，由于inn键键能(1.93ev)小于aln键键能(2.88ev)，高温会导致in-n键断裂影响in的并入，ingan材料通常选择在较低的温度下生长，低温条件下生长ingan更能减少外延生长中引入的位错。
[0096]
本发明还提供了一种如上述方法生长的氮化镓外延片，图6示意性示出了根据本发明实施例的氮化镓外延片的截面图，如图6所示，氮化镓外延片包括：硅基衬底1；氮化铝缓冲层2，位于硅基衬底1的上方；氮化镓铝缓冲层3，位于氮化铝缓冲层2的上方；氮化镓铟插入层4，位于氮化镓铝缓冲层3的上方；氮化镓外延层5，位于氮化镓铟插入层4的上方；其中，氮化镓铟插入层4的生长温度低于氮化镓铝缓冲层3和氮化镓外延层5的生长温度。
[0097]
根据本发明的实施例，氮化镓铟插入层中氮化镓铟的晶格常数与氮化镓铝缓冲层中氮化镓铝的晶格常数相同。
[0098]
根据本发明的实施例，氮化铝缓冲层的厚度为100-300nm，例如aln缓冲层的厚度为100nm、120nm、140nm、160nm、180nm、200nm、220nm、240nm、260nm、280nm、或300nm；
[0099]
氮化镓铝缓冲层厚度为200-1200nm，例如algan缓冲层的厚度为200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm、1100nm、或1200nm，氮化镓铝缓冲层中铝元素的组分由下至上逐渐降低，底部铝元素的组分为50％；
[0100]
氮化镓铟插入层的厚度为1-150nm，例如ingan插入层的厚度为1nm、20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、120nm、140nm、或150nm，铟元素的组分为0.1％-5％，例如，铟元素的组分为0.1％、0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、或5.0％；
[0101]
氮化镓外延层中位错密度小于108cm-2
。
[0102]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种硅基氮化镓外延层的生长方法，包括：将硅基衬底放入反应室中；在所述硅基衬底上生长氮化铝缓冲层；在所述氮化铝缓冲层上生长氮化镓铝缓冲层；在所述氮化镓铝缓冲层上生长氮化镓铟插入层；在所述氮化镓铟插入层上生长氮化镓外延层；其中，生长所述氮化镓铟插入层的温度低于生长所述氮化镓铝缓冲层和所述氮化镓外延层的温度。2.根据权利要求1所述的生长方法，其中，所述氮化镓铟插入层在所述氮化镓铝缓冲层上的生长方式为共格生长，以使所述氮化镓铟插入层中氮化镓铟的晶格常数与所述氮化镓铝缓冲层中氮化镓铝的晶格常数相同。3.根据权利要求1所述的生长方法，其中，在所述硅基衬底上生长氮化铝缓冲层包括：设置反应室温度为900-1200℃，压力为50-200mbar；向反应室中通入铝源，10-50s后加入氮源，在所述硅基衬底上生长氮化铝缓冲层，所述氮化铝缓冲层的厚度为100-300nm。4.根据权利要求1所述的生长方法，其中，在所述氮化铝缓冲层上生长氮化镓铝缓冲层包括：设置反应室温度为910-1100℃，压力为100-300mbar；向反应室中通入铝源、镓源和氮源，之后缓慢减少铝源的通入，以在所述氮化铝缓冲层上生长具有组分梯度的氮化镓铝缓冲层，所述氮化镓铝缓冲层的生长速率为0.5-1μm/h，厚度为200-1200nm，层中铝元素的组分由下至上逐渐降低，底部铝元素的组分为50％。5.根据权利要求1所述的生长方法，其中，所述氮化镓铟插入层的生长温度为700-900℃，生长压力为350-500mbar，生长速率为0.05-0.15um/h，所述氮化镓铟插入层的厚度为1-150nm，铟元素的组分为0％-5％。6.根据权利要求1所述的生长方法，其中，所述氮化镓外延层的生长温度为1000-1100℃，生长压力为200-400mbar。7.根据权利要求1所述的生长方法，还包括：将硅基衬底放入反应室中后，在1000-1100℃通入氢气，以去除所述硅基衬底表面的氧化物。8.一种根据权利要求1-7中任一项生长方法生长出的氮化镓外延片，包括：硅基衬底；氮化铝缓冲层，位于所述硅基衬底的上方；氮化镓铝缓冲层，位于所述氮化铝缓冲层的上方；氮化镓铟插入层，位于所述氮化镓铝缓冲层的上方；氮化镓外延层，位于所述氮化镓铟插入层的上方；其中，所述氮化镓铟插入层的生长温度低于所述氮化镓铝缓冲层和所述氮化镓外延层的生长温度。9.根据权利要求8所述的氮化镓外延片，其中，所述氮化镓铟插入层中氮化镓铟的晶格常数与所述氮化镓铝缓冲层中氮化镓铝的晶格常数相同。
10.根据权利要求8所述的氮化镓外延片，其中，所述氮化铝缓冲层的厚度为100-300nm；所述氮化镓铝缓冲层厚度为200-1200nm，所述氮化镓铝缓冲层中铝元素的组分由下至上逐渐降低，底部铝元素的组分为50％；所述氮化镓铟插入层的厚度为0-150nm，铟元素的组分为0％-5％；所述氮化镓外延层中位错密度小于108cm-2
。
技术总结本发明公开了一种硅基氮化镓外延层的生长方法及氮化镓外延片，硅基氮化镓外延层的生长方法包括：将硅基衬底放入反应室中；在硅基衬底上生长氮化铝缓冲层；在氮化铝缓冲层上生长氮化镓铝缓冲层；在氮化镓铝缓冲层上生长氮化镓铟插入层；在氮化镓铟插入层上生长氮化镓外延层；其中，生长氮化镓铟插入层的温度低于生长氮化镓铝缓冲层和氮化镓外延层的温度。在氮化镓铝缓冲层上降温生长一层氮化镓铟插入层，降温过程中氮化铝缓冲层和氮化镓铝缓冲层中出现裂纹，释放缓冲层中的部分应力，同时氮化镓铟插入层的生长能够覆盖裂纹，随后升温生长氮化镓外延层，能够使氮化镓外延层生长时受到更大更久的压应力。到更大更久的压应力。到更大更久的压应力。
技术研发人员：张臻琢 赵德刚 杨静 梁锋 陈平 刘宗顺
受保护的技术使用者：中国科学院半导体研究所
技术研发日：2022.07.26
技术公布日：2022/11/1
