METHOD FOR HETEROEPITAXIAL GROWTH OF III METAL-FACE POLARITY III-NITRIDES ON SUBSTRATES WITH DIAMOND CRYSTAL STRUCTURE AND III-NITRIDE SEMICONDUCTORS

• Main Authors: TSAGARAKI, KATERINA, ARETOULI, KLEOPATRA, GEORGAKILAS, ALEXANDROS
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 31.10.2013
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; SEMICONDUCTOR DEVICES

The present invention discloses a method of heteroepitaxial growth enabling the successful growth of thin films of GaN and III-nitride semiconductor heterostructures of (0001) orientation with III metal-face polarity on diamond substrates being either polycrystalline or single crystal with various crystallographic orientations. The method uses a thin AlN nucleation layer on the diamond substrate with thickness equal or less than 5 nm, grown by Molecular Beam Epitaxy (MBE) using a nitrogen plasma source. The invention enables the development of very high power metal-face III-nitride devices, such as High Electron Mobility Transistors, on single crystal or polycrystalline diamond substrates. The method is also applicable for other element IV substrates with diamond crystal structure. La présente invention concerne un procédé de croissance épitaxiale permettant la croissance réussie de couches minces d'hétérostructures de semi-conducteurs au nitrure-III et au GaN à orientation (0001) avec une polarité de face métallique III sur des substrats de diamant qui sont soit polycristallins soit monocristallins avec diverses orientations cristallographiques. Le procédé utilise une couche mince de nucléation d'AlN sur le substrat de diamant ayant une épaisseur inférieure ou égale à 5 nm, amenée à croître par épitaxie à faisceau moléculaire (MBE) utilisant une source de plasma à l'azote. L'invention permet le développement de dispositifs au nitrure-III à face métallique à puissance élevée, tels que des transistors à mobilité d'électrons élevée, sur des substrats de diamant polycristallin ou monocristallin. Le procédé est également applicable à d'autres substrats d'éléments IV ayant une structure de cristal de diamant.