[發明專利]基于m面SiC襯底的半極性AlN薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710021574.0
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106816504B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 許晟瑞;趙穎;彭若詩;樊永祥;張進成;李培咸;姜騰;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L33/16
• 分類號: H01L33/16;H01L33/20;H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于m面SiC襯底的半極性AlN薄膜，自下而上包括：m面SiC襯底層、GaN成核層、AlGaN層和半極性AlN層，其特征在于：

所述m面SiC襯底層，其表面設有通過金剛石砂紙打磨形成的鋸齒狀襯底條紋；

所述AlGaN層，其采用Al組分從5％漸變至100％的漸變AlGaN層。

2.根據權利要求1所述的薄膜，其特征在于：GaN成核層的厚度為20-120nm。

3.根據權利要求1所述的薄膜，其特征在于：Al組分漸變AlGaN層的厚度為2000-8000nm。

4.根據權利要求1所述的薄膜，其特征在于：半極性AlN層的厚度為1000-2500nm。

5.一種基于m面SiC襯底的半極性AlN薄膜制備方法，包括如下步驟：

(1)襯底打磨

將m面SiC襯底水平放置，再將金剛石砂紙放置在襯底表面，在金剛石砂紙上施加1-15牛頓的力在SiC襯底上打磨出平行于SiC襯底基準邊的條紋圖案或垂直于SiC襯底基準邊的鋸齒狀圖案；

(2)襯底清洗

將打磨后的m面SiC襯底依次放入HF酸、丙酮溶液、無水乙醇溶液和去離子水中各超聲清洗1-15min，最后用氮氣吹干；

(3)熱處理

將清洗后的m面SiC襯底置于金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室中，先將反應室壓力降低到小于2×10^-2Torr，再向反應室通入氫氣與氨氣的混合氣體，在MOCVD反應室壓力達到為10-780Torr的條件下，將襯底溫度加熱到1100-1250℃，并保持10-20min，完成對襯底基片的熱處理；

(4)生長GaN成核層

將反應室壓力保持在10-780Torr，溫度設為1050-1200℃，并同時向反應室通入流量為10-110μmol/min的鎵源，流量為1200sccm的氫氣和流量為2000-8000sccm的氨氣，在熱處理后的m面SiC襯底上生長厚度為20-120nm的GaN成核層；

(5)在成核層上生長漸變AlGaN層

將反應室壓力保持在10-780Torr，溫度設為900-1000℃，改變鎵源和鋁源的流量使AlGaN層中的Al組分從5％漸變至100％，生長厚度為1500-5000nm的Al組分漸變AlGaN層；

(6)在漸變AlGaN層上生長半極性AlN層

將反應室壓力保持在10-780Torr，溫度設為900-1000℃，同時通入流量為10-110μmol/min的鋁源和流量為3000-8000sccm的氨氣，生長厚度為1000-2500nm的半極性AlN層，完成對半極性AlN薄膜的制備。

6.根據權利要求5所述的方法，其中步驟(1)的金剛石砂紙，采用顆粒直徑為1-15um的砂紙。