[发明专利]AlN生长面复合基底的制备方法以及氮化物半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化物半导体材料，尤其是涉及一种AlN生长面复合基底的制备方法以及在AlN生长面复合基底上制备氮化物半导体器件。

背景技术

III族氮化物半导体材料是继第一代元素半导体硅(Si)和锗(Ge)，第二代化合物半导体砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等之后迅速发展起来的第三代半导体材料的典型代表。与其它材料体系相比，GaN具有直接带隙宽、临界击穿电压高、饱和漂移速度大、热导率高、以及化学稳定性和热稳定性高等优点。III族氮化物半导包括GaN、InN和AlN及其合金，其禁带宽度在0.7～6.28eV范围内连续可调，是制作红外至深紫外光波段光电子器件的优良材料。尤其是短波长LED为固体照明光源的核心部分，将逐步取代传统的照明灯；蓝绿色LED在显示、控制、通信等领域的应用也极其广泛；深紫外光电子器件在杀菌、消毒、探测等也具有巨大的应用前景。

目前制约III族氮化物材料及器件发展的关键因素在于缺少与之晶格匹配、价格合理的外延衬底，比如常用的蓝宝石衬底与III族氮化物之间存在比较大的晶格失配，导致了氮化物外延层的晶体质量不高，位错密度高达10¹⁰/cm²，限制了氮化物器件的性能；碳化硅衬底材料与III族氮化物之间的晶格失配较小，但价格极其昂贵，限制了器件的广泛应用。

公开号为CN101140865的发明专利申请公开了一种III族氮化物半导体材料及其生长方法，在半导体衬底上形成一层耐高温掩膜；利用横向外延法在所述耐高温掩膜上生长与所述衬底同质的外延层；将所述半导体置于高温氧化炉中氧化，去除耐高温掩膜，形成与所述衬底同质的悬空图案层；以所述悬空图案层为基底，生长III族氮化物外延，形成III族氮化物半导体材料。所述III族氮化物半导体材料包括：衬底；通过外延技术形成于所述衬底上的悬空图案层；通过III族氮化物的外延技术生长于所述悬空图案层上的III族氮化物外延。

公开号为CN101138073的发明专利申请公开了一种氮化物半导体材料及氮化物半导体结晶的制造方法，该氮化物半导体材料在半导体或电介质衬底上具有第一氮化物半导体层组，所述第一氮化物半导体层组的表面的RMS为5nm以下，X射线半幅值的变动在±30％以内，表面的光反射率在15％以上，其变动在±10％以下，而且，所述第一氮化物半导体层组的厚度为25μm以上。该氮化物半导体材料具有优良的均匀性、稳定性，制造成本低，适用于作为氮化物半导体类设备用衬底。

公告号为CN2819471的实用新型专利提供一种用于氮化物半导体材料退火的新型加热衬托。由石英支架、衬托、蓝宝石片、样品、热电偶组成，衬托位于石英支架之上，蓝宝石片位于衬托(之上，热电偶位于衬托之下，样品位于蓝宝石片之上。在氮化物材料退火处理时采用这种加热衬托，氮化物在快速退火设备中退火时，在石英架上放上此种衬托作为加热衬托，将蓝宝石片放在此种衬托上，氮化物外延层面朝下扣于蓝宝石片上进行退火，利用这种加热衬托进行氮化物材料退火，可以减少退火过程中衬托对外延片的不良影响，提高退火均匀性，提高晶体质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生长氮化物半导体材料的AlN生长面复合基底的制备方法。

本发明的另一目的在于提供在AlN生长面复合基底上制备的氮化物半导体器件。

本发明所述的AlN生长面复合基底的制备方法的具体步骤为：

将衬底放置于化学气相沉积装置中，在衬底上生长AlN外延层，得具有AlN生长面的AlN生长面复合基底。

所述衬底可选用蓝宝石、碳化硅或硅等。

在衬底上生长AlN外延层的温度最好为500～1500℃，AlN外延层的厚度最好为100nm～20μm。

本发明所述的氮化物半导体器件设有AlN生长面复合基底、过渡层和氮化物半导体器件结构材料层。过渡层生长在AlN生长面复合基底上，过渡层由含Al的氮化物材料Al_xIn_yGa_(1-x-y)N(0<x≦1，0≦y≦1)组成，氮化物半导体器件结构材料层生长在过渡层上，氮化物半导体器件结构材料层包含n型层、发光或吸收等功能结构层和p型层，氮化物半导体器件结构材料层的成分含有Al_xIn_yGa_(1-x-y)N(0≦x≦1，0≦y≦1)。