[发明专利]一种AlN外延层及其制备方法

说明书

一种AlN外延层及其制备方法，涉及半导体外延技术领域，该制备方法先在较低温度下生长一层N极性隔绝层，从而较好的隔绝N极性，形成单一的Al极性。然后，在N极性隔绝层上，于中温下形成成核层，中温下Al原子的表面迁移能力提高，可以提高成核层质量。进一步提高温度，在较高温度下于成核层上再沉积一层缺陷修复层，可以在保证应变释放和位错湮灭的情况下降低点缺陷浓度。最后，继续提高温度，在高温下保持Al原子的高迁移能力，以实现在缺陷修复层的基础上进行快速沉积，提高生长效率。该制备方法的工艺简单，操作方便，生长效率高，采用上述制备方法制备得到的AlN外延层具有表面平整，单一Al极性以及低错位密度的特点。

技术领域

本发明涉及半导体外延技术领域，具体而言，涉及一种AlN外延层及其制备方法。

背景技术

近年来，由于具备直接带隙、禁带宽且可调、耐高温、抗辐射等众多优势，AlGaN材料在光电器件和电子器件领域展现出广阔的应用前景。从生长应变和光透过率的角度考虑，要想制备高质量的AlGaN材料及相关器件，采用AlN同质衬底和AlN/蓝宝石模版衬底是较为理想的选择。现有技术中，由于缺少低成本、高质量、大尺寸的AlN单晶衬底，相比于AlN同质衬底来说，在廉价成熟的蓝宝石衬底上生长AlN模版是该领域的主流技术路线。

然而，现阶段，在蓝宝石衬底上生长AlN仍存在诸多的问题，例如，异质界面的极性控制对AlN模版的外延是很大的挑战；较大的热失配和晶格失配会导致AlN表面开裂和产生高密度的失配位错等，导致器件性能的严重恶化。因此，发展一种制备高质量AlN模版的新方法，是制备高性能光电器件和电子器件的重要前提。

发明内容

本发明的目的在于提供一种AlN外延层的制备方法，其工艺简单，操作方便，可以制备出表面平整、没有表面缺陷、单一Al极性、低位错密度的AlN外延层。

本发明的另一目的在于提供一种AlN外延层，其采用上述AlN外延层的制备方法制备得到，其具有表面平整，没有裂纹、坑、颗粒，具有单一Al极性以及低错位密度的特点。

本发明的实施例是这样实现的：

一种AlN外延层的制备方法，其包括：

于500～750℃下，在蓝宝石衬底上沉积AlN，形成N极性隔绝层；

于850～980℃下，在N极性隔绝层上沉积AlN，形成成核层；

于1000～1100℃下，在成核层上沉积AlN，形成缺陷修复层；

于1200～1500℃下，在缺陷修复层上沉积AlN，形成快速沉积层。

一种AlN外延层，其由上述AlN外延层的制备方法制备得到。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供了一种AlN外延层的制备方法，其先在较低温度下生长一层N极性隔绝层，较低温度下Al原子的迁移能力较弱，结晶质量差，但可以防止形成“反形畴”(N极性AlN)，从而较好的隔绝N极性，形成单一的Al极性。然后，在N极性隔绝层上，于中温下形成成核层，中温下Al原子的表面迁移能力提高，可以提高成核层质量。进一步提高温度，在较高温度下于成核层上再沉积一层缺陷修复层，可以在保证应变释放和位错湮灭的情况下降低点缺陷浓度。最后，继续提高温度，在高温下保持Al原子的高迁移能力，以实现在缺陷修复层的基础上进行快速沉积，提高生长效率。该制备方法的工艺简单，操作方便，生长效率高，可以制备出表面平整、没有表面缺陷、单一Al极性、低位错密度的AlN外延层。

本发明的还提供了一种AlN外延层，其采用上述AlN外延层的制备方法制备得到，其具有表面平整，没有裂纹、坑、颗粒，单一Al极性以及低错位密度的特点。

附图说明