[发明专利]低位错密度AlxGa1-xN外延薄膜的制备方法在审
| 申请号： | 201510395293.2 | 申请日： | 2015-07-03 |
| 公开（公告）号： | CN105097451A | 公开（公告）日： | 2015-11-25 |
| 发明（设计）人： | 鲁麟;李明潮;刘畅;吕琛;江明 | 申请（专利权）人： | 安徽工程大学 |
| 主分类号： | H01L21/02 | 分类号： | H01L21/02 |
| 代理公司： | 北京润平知识产权代理有限公司 11283 | 代理人： | 董彬 |
| 地址： | 24100*** | 国省代码： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 低位 密度 al sub ga 外延 薄膜 制备 方法 | ||
技术领域
本发明涉及微电子材料制备领域，具体地，涉及一种基于金属有机物化学气相沉积技术制备高晶体质量高Al组分低位错密度AlxGa1-xN外延薄膜的制备方法。
背景技术
近年来，在医疗、杀菌、印刷、数据存储等民用市场需求和深紫外探测以及保密通讯等军用需求的牵引下，以高Al组分AlxGa1-xN(Al组分大于0.4，简称高Al-AlxGa1-xN)为基础的光电子器件，包括深紫外(DUV)发光和探测器件引起了极大的重视。然而，要研制高性能的深紫外发光和探测器件，制备高晶体质量的高Al-AlxGa1-xN外延薄膜是必须满足的前提和基础。从材料的制备角度来讲，制备高质量AlxGa1-xN的最佳模板材料是AlN。然而，由于商业化的AlN单晶衬底价格昂贵、难以获得，国际上一般采用的AlN模板都在(0001)面蓝宝石衬底上异质外延获得。由于AlN和蓝宝石衬底之间存在较大的晶格失配，导致采用这种方法获得的AlN中产生大量的贯穿位错(109-1010cm-2)。对于AlxGa1-xN光电子器件结构而言，AlN中的大量贯穿位错会大量延伸至有源区，极大的破坏器件工作机制。以DUV发光二极管为例，其结构主要包括蓝宝石衬底、AlN模板、高Al-AlxGa1-xN层(包括n型高Al-AlxGa1-xN层)、高Al-AlxGa1-xN基量子阱结构有源层、以及高Al-AlxGa1-xNp型层。量子阱中的位错密度决定于AlxGa1-xN的质量，而AlxGa1-xN中的位错密度又受制于AlN模板。因此，要想获得高光效的DUV发光器件，必须发展表面平整和低位错密度的AlxGa1-xN外延制备方法。
现在一般采用的技术路线中，AlxGa1-xN的制备流程一般分为以下几个阶段(以在(0001)面蓝宝石衬底上采用MOCVD生长为例)：一、生长AlN模板，包括(1)烘烤阶段：氢气(H2)氛围下高温烘烤衬底，(2)生长AlN成核阶段，(3)高温外延生长AlN模板；二、生长AlxGa1-xN外延层。由于前述AlN和蓝宝石衬底之间较大的晶格失配以及由于AlN的高键能，很难完全剪裁AlN的生长行为，使得制备的AlN模板中一般有大量的贯穿位错，会贯穿至后续生长的AlxGa1-xN层中。虽然可以采用一定的措施，例如在AlN模板和AlxGa1-xN外延层中插入AlxGa1-xN/AlyGa1-yN、AlxGa1-xN/AlN超晶格以在一定程度上过滤位错，减少延伸至AlxGa1-xN中的贯穿位错，但是仍然不能从根本上减少AlxGa1-xN中的位错密度，从而使得这种方式得到的产品效果有限。
因此，提供一种能制得低位错密度的AlxGa1-xN外延薄膜的制备方法是本发明亟需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术在制备AlxGa1-xN外延层和AlN外延层时往往因制得的AlN模板中有大量的贯穿位错，且其会贯穿至后续生长的AlxGa1-xN层或是AlN层，因而无法从根本上减少AlxGa1-xN中的位错密度的问题，从而提供一种能制得低位错密度的AlxGa1-xN外延薄膜的制备方法。
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H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
H01L21-00 专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备
H01L21-02 .半导体器件或其部件的制造或处理
H01L21-64 .非专门适用于包含在H01L 31/00至H01L 51/00各组的单个器件所使用的除半导体器件之外的固体器件或其部件的制造或处理
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