李言荣，朱 俊，罗文博，张万里，刘兴钊

(电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川成都610054)

GaN基底上集成介电薄膜材料的生长方法研究

李言荣，朱 俊，罗文博，张万里，刘兴钊

(电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川成都610054)

将以极化为特征、具有丰富功能特性的介电氧化物材料通过外延薄膜的方式，在半导体GaN上制备介电氧化物/GaN集成薄膜，其多功能一体化与界面耦合效应可推动电子系统单片集成化的进一步发展。然而，由于2类材料物理、化学性质的巨大差异，在GaN上生长介电薄膜会出现严重的相容性生长问题。采用激光分子束外延技术(LMBE)，通过弹性应变的TiO2的缓冲层来减小晶格失配度，降低介电薄膜生长温度，控制界面应变释放而产生的失配位错，提高了介电薄膜外延质量;通过低温外延生长MgO阻挡层，形成稳定的氧化物/GaN界面，阻挡后续高温生长产生的扩散反应;最终采用TiO2/MgO组合缓冲层控制介电/GaN集成薄膜生长取向、界面扩散，降低集成薄膜的界面态密度，保护GaN半导体材料的性能。所建立的界面可控的相容性生长方法，为相关集成器件的研发提供了一条可行的新途径。

介电薄膜;GaN;缓冲层;界面控制;集成生长

1 前言

氧化物介电材料具有铁电、压电、热释电、高k介电、非线性光学等多种性能，在电阻、电容、电感、微波电路元件以及其他无源电子器件中有重要和广泛的应用。半导体材料具有电子输运特性，是微电子和光电子工业的基础材料，成为各种有源电子器件的支撑主体。……