[发明专利]一种多孔氮化铝复合衬底及其在外延生长高质量氮化镓薄膜中的应用

摘要

本发明公开了一种多孔氮化铝复合衬底，并进一步提出了基于该多孔氮化铝复合衬底外延生长高质量氮化镓薄膜的方法。本发明方法包括氮化铝复合衬底制备、多孔氮化铝复合衬底制备和氮化镓外延生长三个阶段，其中氮化铝外延生长和氮化镓外延生长在MOCVD系统中进行。本发明通过对氮化铝进行湿法腐蚀，在氮化铝表面形成大量凹陷的位错坑，位错坑起到微区掩膜的作用，氮化镓首先在没有位错坑的表面进行成核，成核逐渐变大，相互合并，最终形成平整的表面。本发明中利用氮化镓外延生长具有生长选择性的特点，在氮化铝表面实现选区生长，将大量的位错缺陷终止在氮化铝层与氮化镓层的界面处，有效的减少了氮化镓薄膜中的位错密度，提高了晶体质量。

主权项

1.一种多孔氮化铝复合衬底，其特征在于，其通过如下方法制备得到：（1）提供一衬底，将该衬底转移入MOCVD系统中，高温下对衬底进行烘烤，烘烤温度为1100℃~1200℃，烘烤时间10~15min，MOCVD系统的反应室压强为200~400torr，载气为氢气；（2）在步骤（1）得到的衬底上沉积一层AlN成核层，成核层的生长温度在550℃~850℃，V/III为500~1500，载气为H2，反应室压强100~300torr，以生长速率为每小时600~900nm生长成核层，厚度为20nm~60nm；（3）在所述成核层上进行高温AlN外延层生长，制备AlN复合衬底，其中，MOCVD系统的反应室温度1150℃~1300℃，压强为50torr~100torr，V/III为500~1000，载气为氢气，AlN层厚度为200nm~500nm；（4）将所述AlN复合衬底转移出MOCVD系统，进行湿法腐蚀，得到多孔AlN复合衬底，其中，湿法腐蚀溶液为KOH水溶液，或者NaOH水溶液，或者KOH与NaOH的混合水溶液，浓度3~5mol/L，温度60℃~100℃，时间10~40分钟。