氮化鎵外延片的生成工藝有哪些？

　　氮化鎵外延片的生成工藝主要有三種，分別是金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)、分子束外延(MBE) 和氫化物氣相外延(HVPE)，其中 MOCVD 是當(dāng)前工業(yè)量產(chǎn)的主流工藝。

　　1. 主流工藝：金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)

　　MOCVD 是目前氮化鎵外延片生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的工藝，核心是通過 “化學(xué)氣相反應(yīng)” 在襯底上生長薄膜。

　　工藝原理：將金屬有機(jī)化合物(如三甲基鎵)和氮源(如氨氣)作為反應(yīng)氣體，通入高溫加熱的反應(yīng)腔。氣體在襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分解出鎵和氮原子，逐步沉積形成氮化鎵外延層。

　　核心特點：生長速率快(適合量產(chǎn))、外延層均勻性好、可精準(zhǔn)控制摻雜濃度，能滿足 LED、功率器件等大規(guī)模生產(chǎn)需求。

　　主要應(yīng)用：LED 芯片、射頻器件、電力電子器件(如氮化鎵功率管)的量產(chǎn)制造。

　　2. 高精度工藝：分子束外延(MBE)

　　MBE 是一種 “物理沉積” 工藝，主打超高精度和低缺陷，更適合研發(fā)或高性能器件場景。

　　工藝原理：在超高真空環(huán)境中，將鎵、鋁等金屬源加熱形成 “分子束”，氮源則通過等離子體源激活。分子束精準(zhǔn)射向襯底表面，原子按有序結(jié)構(gòu)排列，形成高質(zhì)量氮化鎵外延層。

　　核心特點：外延層缺陷密度極低、厚度控制精度可達(dá)原子級，但生長速率慢(量產(chǎn)成本高)、設(shè)備投資大。

　　主要應(yīng)用：高頻射頻器件(如毫米波器件)、量子器件等對材料質(zhì)量要求極高的領(lǐng)域，或用于基礎(chǔ)研究。

　　3. 厚膜工藝：氫化物氣相外延(HVPE)

　　HVPE 是較早發(fā)展的工藝，核心優(yōu)勢是 “快速生長厚膜”，目前更多用于襯底制備而非直接器件生產(chǎn)。

　　工藝原理：以氯化氫氣體與金屬鎵反應(yīng)生成的 “氯化鎵” 作為鎵源，氨氣作為氮源，在高溫襯底表面發(fā)生反應(yīng)，快速沉積出氮化鎵厚膜(厚度可達(dá)毫米級)。

　　核心特點：生長速率極快(是 MOCVD 的 10-100 倍)、可制備厚外延層，但外延層均勻性和純度相對較低。

　　主要應(yīng)用：用于制備氮化鎵自支撐襯底，為更高質(zhì)量的外延片提供基礎(chǔ)襯底材料。