[发明专利]一种基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法

权利要求书

1.一种基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在蓝宝石平片衬底上先烘烤，时间1-15min，温度1000-1200℃，NH₃流量1000-10000sccm；外延生长基盘的转速为100-1200r/min，压力为5-800mbar；

步骤二、生长优化的buffer层，反应腔内的温度进行梯度升温，整个阶段温度控制在800-1200℃之间，梯度升温过程包括n个温度恒定阶段和n个温度提升阶段，温度恒定阶段和温度提升阶段随时间的增长交替出现；当n≥2时，所述温度提升阶段的开始温度等于前一个所述温度恒定阶段的温度，其中n为3≤n≤6的正整数；

NH₃通入的量分为n个流量变化阶段和n个流量恒定阶段，所述n个流量变化阶段和所述n个流量恒定阶段随时间的增长交替出现，所述n个流量变化阶段与所述n个温度提升阶段出现的时间相对应，所述n个流量恒定阶段与所述n个温度恒定阶段出现的时间相对应；

设定m为1≤m≤n的正整数，在第m个流量变化阶段内，NH₃按照小流量A_m和大流量A_m+1交替周期性通入，在第m个流量恒定阶段，NH₃按照大流量A_m+1持续通入；第一个流量变化阶段的小流量A₁为500-1000sccm，后一个流量变化阶段的小流量A_m+1与前一个流量变化阶段的大流量A_m相同，每个流量变化阶段内小流量A_m和大流量A_m+1的差值为500-5000sccm；

三甲基铝以恒定的速度持续通入，流量为100-500sccm；

外延生长基盘的转速为200-1200r/min，压力为10-800mbar，制得氮化铝缓冲层；

步骤三、在所述氮化铝缓冲层上先生长3D氮化铝过渡层，再生长2D氮化铝过渡层，制得氮化铝过渡层；

步骤四、在所述氮化铝过渡层上依次生长非掺杂氮化镓层、N型氮化镓层、多量子阱层、P型电子阻挡层、P型氮化镓层和P型接触层，制得基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片。

2.根据权利要求1所述的基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法，其特征在于，每个所述温度提升阶段的持续时间为50-500s，温度提升的速度大于0且小于1.5℃/s。

3.根据权利要求1所述的基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法，其特征在于，每个所述温度恒定阶段的持续时间为50-500s。

4.根据权利要求1所述的基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法，其特征在于，在每个所述的流量变化阶段内，小流量A_m和大流量A_m+1单次通入时间均为2-10s，小流量A_m和大流量A_m+1交替通入的周期数为10-30个。

5.根据权利要求1所述的基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法，其特征在于，步骤三中所述3D氮化铝过渡层的生长参数为：温度为900-1300℃，NH₃的流量为100-5000sccm，生长厚度为500-1000nm；外延生长基盘的转速为200-1200r/min，压力为10-800mbar。

6.根据权利要求1所述的基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法，其特征在于，步骤三中所述2D氮化铝过渡层的生长参数为：温度为1000-1500℃，NH₃流量为100-5000sccm，厚度为500-1500nm；外延生长基盘的转速为200-1200r/min，压力为10-800mbar。

7.根据权利要求1所述的基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法，其特征在于，反应腔内的温度为800-1000℃。

8.根据权利要求1所述的基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法，其特征在于，所述n为3。

9.根据权利要求1所述的基于蓝宝石衬底的氮化铝外延片的制备方法，其特征在于，高纯氢气为载气，三甲基铝作为Al源，氨气作为N源。