陳昇暉

目前氮化鎵最常沉積在矽基板的緩衝層為以有機金屬氣相沉積(Metal-organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)生長多層且很厚的氮化鋁緩衝層，本研究利用高脈衝磁控濺鍍(High Power Impulse Magnetron Sputtering，HiPIMS)的製程方式沉積100nm氮化鎵緩衝層在矽基板上，透過高能量且高電漿密度的方式生長氮化鎵緩衝層，再利用MOCVD沉積氮化鎵磊晶層，將達到在降低成本及時間的條件下沉積緩衝層以改善晶格不匹配。 　　在研究過程中，固定MOCVD磊晶層製程溫度為1095°C、壓力200mbar，以調整緩衝層參數為主，探討緩衝層的溫度、厚度、充放能時間對磊晶層的影響，也探討了氮電漿前處理能初步改善基板回蝕的問題，以及調整緩衝層氮氣比與磊晶層五三比；量測部分是使用由X射線繞射儀(X-ray Diffractometer，XRD)分析其半高寬(FWHM)與強度來判斷緩衝層及磊晶層晶格排列一致性與結晶品質，使用原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy ，AFM)分析粗糙度最低的生長參數，並透過掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy，SEM)分析薄膜表面與側面結構，最後使用氫氧化鉀(KOH)蝕刻表面再使用表面輪廓儀(Alpha-Step)來做初步判斷極性。 　　最後可以發現加了氮化鎵緩衝層後可以讓MOCVD磊晶層從約10 μm的氮化鎵非連續膜晶粒改善成約2μm的氮化鎵連續膜，調控溫度及厚度後對矽基板做10分鐘的表面氮電漿前處理，由SEM分析出，氮電漿前處理後磊晶層的側面形貌由許多三角錐狀的晶柱變為六方晶柱，幫助氮化鎵生長磊晶層時更能有橫向生長的能力，XRD觀察到優化後的氮化鎵磊晶層半高寬從0.24改善到0.18 degree，也從SEM觀察出確實改善了表面形貌；從KOH蝕刻後觀察SEM的表面形貌及蝕刻階高可以發現有氮極性的現象，因此本論文之未來工作必須在繼續解決表面平整之問題，進而提升氮化鎵直接磊晶在矽基板上的品質。