[发明专利]高质量氮化铝模板及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高质量氮化铝模板及其制备方法和应用。所述制备方法包括：在异质衬底的表面生长形成第一氮化铝层；对所述第一氮化铝层的第一表面的第一区域进行第一次刻蚀，以形成至少一个第一凹陷部；在所述第一氮化铝层的第一表面生长形成第二氮化铝层；对所述第二氮化铝层的第二表面的第二区域进行第二次刻蚀，以形成至少一个第二凹陷部，且所述第二区域和第一区域在异质衬底表面上的正投影区域无重叠区域；在所述第二氮化铝层的第二表面生长形成第三氮化铝层。本发明实施例提供的一种高质量氮化铝模板的制备方法，解决了AlN模板的开裂问题，并且大幅度降低了AlN模板中穿透位错的密度。

技术领域

本发明涉及一种氮化铝模板的制备方法，特别涉及一种高质量氮化铝模板及其制备方法和应用，属于半导体技术领域。

背景技术

六方纤锌矿氮化铝(AlN)具有高热导率，并且对210nm以上的波具有高透过率，因此适合用作深紫外(DUV)发光二极管(LED)和激光二极管(LD)的衬底材料。为了获得高效率的DUV-LED，开发低位错密度的AlN模板至关重要，一般采用氢化物气相外延(HVPE)方法在蓝宝石衬底上生长AlN厚膜，作为DUV光电子器件的模板。然而，AlN和蓝宝石之间较大的热失配和晶格失配导致难以获得高质量且无裂纹的AlN厚膜材料。

在图形化AlN/蓝宝石衬底上横向外延过生长(ELOG)AlN模板，可以缓解上述问题，然而，现有技术中的图形化衬底是对AlN进行一次刻蚀，通过释放内应力避免了AlN模板的开裂，相比不使用图形化衬底的AlN模板，虽然这种方法能够将穿透位错密度降低至10⁸cm^-2，但是剩余位错密度的基数仍然很大，而且位错分布很不均匀，极大地影响了DUV光电子器件的发光效率和稳定性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种高质量氮化铝模板及其制备方法和应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种高质量氮化铝模板的制备方法，包括：

采用HVPE或MOCVD的方式，于1400-1600℃、10-50torr条件下，在异质衬底的表面外延生长形成第一氮化铝层从而形成第一外延结构；

将所述第一外延结构转移至氢氧化钾水溶液中，，或者，将所述第一外延结构转移至电感耦合等离子体刻蚀设备中，并向所述电感耦合等离子体刻蚀设备中通入包含三氯化硼和氯气的混合气体，以对所述第一氮化铝层的第一表面进行第一次刻蚀，第一次刻蚀的深度为1-10μm，宽度为2-10μm，从而形成微米尺度的第一图案；

采用HVPE或MOCVD的方式，于1400-1600℃、10-50torr条件下，在所述第一氮化铝层的第一表面生长外延生长形成第二氮化铝层从而形成第二外延结构；

将所述第二外延结构转移至氢氧化钾水溶液中，或者，将所述第二外延结构转移至电感耦合等离子体刻蚀设备中，并向所述电感耦合等离子体刻蚀设备中通入包含三氯化硼和氯气的混合气体，以对所述第二氮化铝层的第二表面进行第二次刻蚀，第二次刻蚀的深度为5-10μm，宽度为2-10μm，从而形成微米尺度的第二图案；

采用HVPE或MOCVD的方式，于1400-1600℃、10-50torr条件下，在所述第二氮化铝层的第二表面外延生长形成第三氮化铝层。

本发明实施例提供了由所述的制备方法制备获得的氮化铝模板。

本发明实施例提供了一种光电子器件，包括由所述的制备方法制备获得的氮化铝模板或所述的氮化铝模板。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

1)本发明实施例提供的一种高质量氮化铝模板的制备方法，解决了AlN模板的开裂问题，并且大幅度降低了AlN模板中穿透位错的密度；