[发明专利]氮化铝单晶薄膜制备方法、氮化铝单晶薄膜及发光二极管有效
申请号: | 201911028132.4 | 申请日: | 2019-10-28 |
公开(公告)号: | CN112725896B | 公开(公告)日: | 2022-04-22 |
发明(设计)人: | 周陈;唐军;牟伟明 | 申请(专利权)人: | 宁波安芯美半导体有限公司 |
主分类号: | C30B29/38 | 分类号: | C30B29/38;C30B23/02;C30B25/02;H01L21/02;H01L33/12 |
代理公司: | 合肥和瑞知识产权代理事务所(普通合伙) 34118 | 代理人: | 王挺;魏玉娇 |
地址: | 315336 浙江省宁波市杭州湾*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 氮化 铝单晶 薄膜 制备 方法 发光二极管 | ||
本发明提供一种氮化铝单晶薄膜制备方法、氮化铝单晶薄膜及发光二极管,所述氮化铝单晶薄膜制备方法包括,提供一衬底,依次于衬底上生成氮化铝薄膜,铝化层以及氮化铝外延层。利用本发明,可有效提高晶体稳定性,得到的晶体整片不雾化无裂纹、晶体质量高。
技术领域
本发明涉及一种半导体技术领域,特别是涉及一种氮化铝单晶薄膜制备方法、氮化铝单晶薄膜及发光二极管。
背景技术
氮化铝(AlN)单晶紫外光透明度高、与AlGaN晶格失配小,非常适合作为基于AlxGa1-xN光电器件如发光二极管(LED)和激光器(LD)的衬底材料。但是单晶氮化衬底制作难度大,市场供应稀缺价格非常高,当前主流技术路线是在蓝宝石衬底上制备高质量氮化铝单晶薄膜。
目前在衬底例如蓝宝石衬底上外延氮化铝主要有氮化铝低温成核和溅射AlN高温退火2种方法,其中成核方法存在成核层质量受环境水氧浓度影响大、不同炉次的氮化铝薄膜质量不稳定、氮化铝外延层有裂纹等问题,高温退火方法存在设备要求高、过程复杂、容易引入多次污染等问题,都非常不利于产业化生产。针对这个问题,行业迫切需要一种简单、质量可控、重复性好的衬底上AlN单晶薄膜外延技术。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种氮化铝单晶薄膜制备方法、氮化铝单晶薄膜及发光二极管,用于解决现有技术中氮化铝单晶质量差,外延质量不稳定的技术问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种氮化铝单晶薄膜制备方法、氮化铝单晶薄膜及发光二极管,所述氮化铝单晶薄膜的制备方法方法包括:
提供一衬底;
于所述衬底上生长氮化铝薄膜;
烘烤所述氮化铝薄膜;
利用铝源对所述氮化铝薄膜进行反应,以在所述氮化铝薄膜上形成铝化层;
于所述铝化层上生长氮化铝外延层。
可选地,所述氮化铝薄膜在氩气和氮气的混合气体环境中进行沉积,沉积环境温度介于550~700℃之间,沉积厚度介于2-20nm之间。
可选地,氩气与氮气的体积比介于0.2~0.5之间,在氩气和氮气的混合气体中增加0~0.02体积比的氧气。
可选地,生长所述铝化层的温度介于850~1000℃之间,生长时间介于1~12s之间,反应室压力介于45~155mbar之间。
可选地,于所述铝化层上生长氮化铝外延层包括:
于所述氮化铝层上生长低温氮化铝外延层;
于所述低温氮化铝外延层上生长中温氮化铝外延层;
于所述中温氮化铝外延层上生长高温氮化铝外延层。
可选地,所述低温氮化铝外延层的生长温度介于850~1000℃之间,生长压力介于45~155mbar之间,V族源和III族源的摩尔比介于15~205之间,生长时间介于2~43s之间
可选地,所述中温氮化铝外延层的生长温度介于1030~1180℃之间,生长压力介于45~155mbar之间,V族源和III族源的摩尔比介于950~4050之间,生长速度介于0.3~0.9um/h之间,中温氮化铝外延层的生长厚度在245~550nm之间。
可选地,所述高温氮化铝外延层的生长温度介于1150~1350℃之间,生长压力介于45~155mbar之间,V族源和III族源的摩尔比介于95~450之间,生长速度介于0.5~5.5um/h之间。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明还提供一种氮化铝单晶薄膜,所述氮化铝单晶薄膜包括:
衬底;
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