[发明专利]一种复合AlN模板及其制备方法

权利要求书

1.一种复合AlN模板，其包括衬底(1)，其特征在于，所述衬底(1)的正面设有GaN层或Al_xGa_1-xN层(2)且所述GaN层或Al_xGa_1-xN层(2)的直径小于所述衬底(1)的直径，所述Al_xGa_1-xN层为Al含量渐变的AlGaN层，其中，0％＜x＜99％，所述GaN层或Al_xGa_1-xN层(2)上以及未被所述GaN层或Al_xGa_1-xN层(2)覆盖的所述衬底(1)的正面上设有AlN层(3)，所述衬底(1)的背面设有Si₃N₄或SiO₂层(4)；

所述GaN层或Al_xGa_1-xN层(2)的厚度为5-20nm，所述AlN层(3)的厚度为10～1000nm，所述Si₃N₄或SiO₂层(4)的厚度为10～200nm；

所述复合AlN模板的制备方法包括以下步骤：

(1)、在衬底(1)的正面生长GaN层或Al_xGa_1-xN层(2)，所述Al_xGa_1-xN层为Al含量渐变的AlGaN层，其中，0％＜x＜99％；

(2)、刻蚀掉所述GaN或Al_xGa_1-xN层(2)的边缘部分以部分露出所述衬底(1)的正面；

(3)、在所述GaN层或Al_xGa_1-xN层(2)上以及未被所述GaN层或Al_xGa_1-xN层(2)覆盖的所述衬底(1)的正面上溅射AlN层(3)；

(4)、在所述衬底(1)的背面沉积Si₃N₄或SiO₂层(4)；

(5)、整体做退火处理；

所述步骤(1)具体为：

将所述衬底(1)放到金属有机化学气相沉积设备中，在所述衬底(1)的正面上生长5～20nm厚的所述GaN层，具体生长工艺为：温度500～600℃，压力400～650torr，NH₃流量为2L～10L/min，三甲基铝流量为30～150umol/min，生长时间为1.5～5min；或者

将所述衬底(1)放到金属有机化学气相沉积设备中，在所述衬底(1)的正面上生长5～20nm厚的所述Al_xGa_1-xN层，具体生长工艺为：温度1000～1080℃，压力50～150torr，NH₃流量为1L～8L/min，在2～4min内，Ga源和Al源做如下线性变化：三甲基镓流量由100～200umol/min线性渐变为0umol/min，同时，三甲基铝流量由0线性渐变为110～220umol/min；

所述步骤(3)具体为：将步骤(2)刻蚀后的所述衬底(1)放到磁控溅射设备中，在所述GaN层或Al_xGa_1-xN层(2)上以及未被所述GaN层或Al_xGa_1-xN层(2)覆盖的所述衬底(1)的正面上溅射10～1000nm厚的AlN层(3)，具体溅射工艺为：功率1000～4000W，氮气80～200sccm，氧气0.1～2sccm，氩气0.1～40sccm，温度400～750℃，溅射时间为60s～800s；

所述步骤(4)具体为：将步骤(3)处理后的所述衬底(1)放入到等离子体增强化学气相淀积设备中，在所述衬底(1)的背面沉积10～200nm厚的Si₃N₄或SiO₂层(4)，其中，

沉积所述Si₃N₄层的具体工艺为：温度为200～300℃，压力为0.5～1torr，NH₃流量为8～15sccm/min，SiH₄和N₂混合气体的流量为200～500sccm，且所述混合气体中SiH₄占比为5％，N₂占比为95％，沉积时间为2～30min；

沉积所述SiO₂层的具体工艺为：温度为200～300℃，压力为0.5～1torr，SiH₄和N₂混合气体的流量为200～600sccm，且所述混合气体中SiH₄占比为5％，N₂占比为95％，N₂O的流量为500～1500sccm，沉积时间为2～30min；

所述步骤(5)具体为：将步骤(4)处理后的所述衬底(1)放到高温退火炉中做退火处理，其中，退火温度为1500～1800℃，退火时间为0.2～3h，退火气氛为氮气，氮气流量为100～12000sccm，退火压力为200～650torr。