技術描述：
本發明係一種在矽基板上成長氮化鎵之方法，其主要步驟包括：(a)提供欲成長氮化鎵薄膜之矽基板；(b)除去上述矽基板表面的氧化層；(c)通入H2、SiH4、NH3及C3H8之混和氣體，維持在固定之成長壓力，將溫度升至所需之成長溫度，在該成長溫度下成長一定時間後，完成氮碳化矽緩衝層；(d)在特定溫度、特定壓力及特定晶片基座轉速下，通入原料(source)於反應爐內以在上述氮碳化矽緩衝層上成長氮化鎵薄膜；該氮碳化矽之緩衝層(buffer-layer)能有效消除矽與氮化鎵之間的晶格不匹配度，並進而取代藍寶石基板與碳化矽基板，如此一來，可同時確保氮化鎵元件之品質與大幅降低製造成本，且根據本專利所製成之結構為：氮化鎵/氮碳化矽/矽基板。(如圖一)

本專利採用本實驗室之快速升溫化學氣相沈積(Rapid-Thermal Chemical Vapor Deposition- RTCVD)系統於Silicon Wafer上成長氮碳化矽(SiCN)之緩衝層(buffer-layer)約2000~10000A，能有效消除Si與GaN之間的晶格不匹配度，這是本專利的最重要關鍵所在。RTCVD最大的優點，是在於利用快速的升溫和降溫來使薄膜的成長侷限於所指定之高溫範圍中，如此可以提高所成長薄膜之品質。此外，此系統在低溫下進行氣體切換，將可減少反應氣體的殘留時間。所以RTCVD較易成長各類具有突變接面的結構，且比傳統CVD更容易成長複層結構。綜合言之，用RTCVD來成長薄膜的優點如下：
(1)可成長非常薄的薄膜。
(2)易於成長複層結構。
(3)溫度上升的速度很快，可減少污染。
(4)兼具快速退火的功能。

成長完氮碳化矽(SiCN)之緩衝層(buffer-layer)後，便要成長單晶氮化鎵薄膜於其上，成長完成後，其室溫下之光激發光(PL)特性(圖二)與氮化鎵成長在藍寶石基板幾乎完全一樣，這也是本專利另外一方面的重要關鍵所在。我們使用MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition)方法，在低溫(400~800℃)成長GaN緩衝層約100~700 A(成長壓力為200~700Torr)，再以高溫(900~1200℃)繼續成長正式GaN薄膜約0.5~5μm(成長壓力為200~700Torr)，如此得到之薄膜，即為本專利之目的所在。
本發明具有改善GaN的材料特性，在設計與製作高品質的GaN元件上，可以降低製造成本；並對於國內GaN半導體材料之研究興趣與潛力有提升之功用。(924字)

關鍵圖式：

圖一　氮化鎵/氮碳化矽/矽基板之電子顯微鏡照片

圖二　氮化鎵/氮碳化矽/矽基板在室溫下之光激發光(PL)圖