[发明专利]一种高质量AlN及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，包括：

(1)在(0001)面蓝宝石表面溅射AlN层；

(2)制作具有纳米级凹面孔洞周期排列图形的AlN；

(3)完成侧向外延聚合过程；

(4)继续外延生长至目标厚度，得到AlN外延薄膜。

2.根据权利要求1所述的AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述磁控溅射温度为300-900℃，优选550-750℃；所述AlN层的厚度范围为150-500nm，优选250-350nm。

3.根据权利要求1或2所述的AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述图形的阵列为二维长方形、正方形、菱形、六角密排阵列，优选为凹面孔洞六角周期排列图形；所述周期控制在0.5-2.5微米，优选1-1.6微米，进一步优选为1.3-1.4微米；所述台面宽度为300-500nm。

4.根据权利要求1-3任一所述的AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述纳米级凹面孔洞周期排列图形采用图形转移技术配合干法刻蚀制备得到；所述图形转移技术选自纳米压印；所述干法刻蚀法选用电感耦合离子体或反应离子刻蚀方法。

5.根据权利要求4所述的AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，所述纳米级凹面孔洞周期排列图形的AlN由如下方法制得：

步骤S1.在AlN层上沉积一层SiM，并在SiM表面涂一层压印胶，并烘干；所述SiM为SiO₂或SiN_x；

步骤S2.以硅胶软膜或IPS作为图形转移的中间介质，将硅片压印模板上的图形转移到中间介质上，并烘烤中间介质使其固化；

步骤S3.利用纳米压印设备在加热和紫外曝光的条件下将中间介质上的图形压印至压印胶上；并以压印胶作掩膜，采用RIE设备刻蚀至AlN表面，将图形从压印胶转移至SiM上；

步骤S4.去除外延片表面的残胶，并清洗烘干，并以SiM作掩膜，采用RIE设备刻蚀AlN，将图形从SiM转移到AlN模板上；

步骤S5.清洗AlN模板。

6.根据权利要求5所述的AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，沉积温度范围为200-250℃，所述SiM的厚度范围为50-200nm，优选60-80nm；所述压印胶的厚度范围为300nm-1μm，优选400-600nm。

7.根据权利要求5所述的AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，SiM刻蚀使用的气体是氧气离子体和三氯化硼，流量范围为40-60sccm，电源功率范围为250-350W，刻蚀频率为250Hz。

8.根据权利要求1-7任一所述的AlN外延薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述侧向外延聚合过程中温度为1100-1500℃；步骤(4)中，所述外延生长方法选自金属有机物化学气相沉积或者氢化物气相外延。

9.权利要求1-8任一所述制备方法制得的AlN外延薄膜。

10.权利要求9所述AlN外延薄膜在制备固态深紫外发光二极管材料体系中的应用。