[發明專利]基于r面SiC圖形襯底的非極性a面AlN薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710021851.8
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106784228B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 許晟瑞;趙穎;彭若詩;張進成;林志宇;樊永祥;姜騰;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L33/32
• 分類號: H01L33/32;H01L33/22;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r面SiC襯底的非極性a面AlN薄膜，自下而上包括：r面SiC襯底層、GaN成核層、AlGaN層和a面AlN層，其特征在于：r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，該襯底條紋為平行于SiC襯底基準邊或垂直于SiC襯底基準邊；AlGaN層采用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50-150nm。

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1000-8000nm。

4.根據權利要求1所述的薄膜，其特征在于：a面AlN層的厚度為1500-3000nm。

5.一種基于r面SiC襯底的非極性a面AlN薄膜制備方法，包括如下步驟：

(1)將r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3-20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)將打磨后的r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5-15min，最后用氮氣吹干；

(3)將清洗后的r面SiC襯底置于金屬有機物化學氣相淀積MOCVD反應室中，將抽真空使反應室的壓力小于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20-750Torr的條件下，將襯底溫度加熱到1100-1300℃，并保持5-20min，完成對襯底基片的熱處理；

(4)將反應室壓力保持在20-750Torr，溫度設為1000-1150℃，并同時向反應室同時通入鎵源、氫氣和氨氣三種氣體，在熱處理后的r面SiC襯底上生長厚度為20-120nm的GaN成核層，其中鎵源流量為30-110μmol/min，氫氣流量為1200sccm，氨氣流量為2000-8000sccm；

(5)將反應室壓力保持在20-750Torr，溫度設為950-1050℃，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1000-8000nm的Al組分漸變AlGaN層；

(6)將反應室壓力保持在20-750Torr，溫度設為900-1050℃，同時通入流量為30-120μmol/min的鋁源和流量為3000-7000sccm的氨氣，生長厚度為1500-3000nm的非極性a面AlN層，待溫度降至室溫時取出。

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1-20μm的砂紙。