[發明專利]透明單晶AlN的制備方法及襯底、紫外發光器件

有效

• 申請號: 201811255896.2
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109461644B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 劉乃鑫;魏同波;魏學成;王軍喜;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L33/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種透明單晶AlN的制備方法，該制備方法包括：

在PVT法生長的AlN單晶襯底上生長一層犧牲層，該犧牲層為：熱應力自分解的多孔結構；

在犧牲層上通過HVPE法生長單晶AlN；以及

直接利用熱應力使犧牲層實現自分離，得到分離開的PVT法生長的AlN單晶襯底和HVPE法生長的單晶AlN；制備得到的透明單晶AlN為所述分離開的PVT法生長的AlN單晶襯底和HVPE法生長的單晶AlN中的HVPE法生長的單晶AlN；

其中，所述在PVT法生長的AlN單晶襯底上生長一層犧牲層的步驟包括：

采用MOCVD工藝，在PVT法生長的AlN單晶襯底上低溫生長AlN緩沖層作為AlN低溫成核層，在AlN低溫成核層上高溫生長一AlN高溫結晶層，在AlN高溫結晶層上低溫依次生長應力協變層、含In的（In，Al）GaN自分解耦合層、以及AlGaN低溫模板層，以及升溫使（In，Al）GaN自分解耦合層中的銦組分隨溫度升高析出，并在應力協變層和AlGaN低溫模板層之間形成（Al）GaN的多孔疏松結構；

所述在犧牲層上通過HVPE法生長單晶AlN的步驟包括：

采用MOCVD工藝，AlN單晶襯底保持在1150℃~1250℃的加熱溫度，在AlGaN低溫模板層上制備一AlN高溫模板層；以及

將加熱溫度升至1450℃~1500℃，采用HVPE工藝在AlN高溫模板層上高溫制備一AlN厚膜單晶材料，得到的HVPE法生長的厚膜單晶AlN；

所述直接利用熱應力使該犧牲層實現自分離的步驟包括：

將AlN單晶襯底的加熱溫度以45-55℃/分鐘的降溫速率降到室溫，由于熱應力的作用，實現了HVPE法生長的厚膜單晶AlN從PVT法生長的AlN單晶襯底上的自剝離，得到分離開的PVT法生長的AlN單晶襯底和HVPE法生長的單晶AlN。

2.一種襯底，所述襯底的材料為透明單晶AlN，所述透明單晶AlN為采用權利要求1所述的透明單晶AlN的制備方法制備得到的所述分離開的PVT法生長的AlN單晶襯底和HVPE法生長的單晶AlN中的HVPE法生長的單晶AlN。

3.一種紫外發光器件，該紫外發光器件的襯底為透明單晶AlN襯底，該透明單晶AlN襯底為采用權利要求1所述的透明單晶AlN的制備方法制備得到的所述分離開的PVT法生長的AlN單晶襯底和HVPE法生長的單晶AlN中的HVPE法生長的單晶AlN。