[發明專利]氮化鋁單晶薄膜制備方法、氮化鋁單晶薄膜及發光二極管

有效

• 申請號: 201911028132.4
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN112725896B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 周陳;唐軍;牟偉明
• 申請（專利權）人: 寧波安芯美半導體有限公司
• 主分類號: C30B29/38
• 分類號: C30B29/38;C30B23/02;C30B25/02;H01L21/02;H01L33/12
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺;魏玉嬌

本發明提供一種氮化鋁單晶薄膜制備方法、氮化鋁單晶薄膜及發光二極管，所述氮化鋁單晶薄膜制備方法包括，提供一襯底，依次于襯底上生成氮化鋁薄膜，鋁化層以及氮化鋁外延層。利用本發明，可有效提高晶體穩定性，得到的晶體整片不霧化無裂紋、晶體質量高。

技術領域

本發明涉及一種半導體技術領域，特別是涉及一種氮化鋁單晶薄膜制備方法、氮化鋁單晶薄膜及發光二極管。

背景技術

氮化鋁(AlN)單晶紫外光透明度高、與AlGaN晶格失配小，非常適合作為基于AlxGa1-xN光電器件如發光二極管(LED)和激光器(LD)的襯底材料。但是單晶氮化襯底制作難度大，市場供應稀缺價格非常高，當前主流技術路線是在藍寶石襯底上制備高質量氮化鋁單晶薄膜。

目前在襯底例如藍寶石襯底上外延氮化鋁主要有氮化鋁低溫成核和濺射AlN高溫退火2種方法，其中成核方法存在成核層質量受環境水氧濃度影響大、不同爐次的氮化鋁薄膜質量不穩定、氮化鋁外延層有裂紋等問題，高溫退火方法存在設備要求高、過程復雜、容易引入多次污染等問題，都非常不利于產業化生產。針對這個問題，行業迫切需要一種簡單、質量可控、重復性好的襯底上AlN單晶薄膜外延技術。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種氮化鋁單晶薄膜制備方法、氮化鋁單晶薄膜及發光二極管，用于解決現有技術中氮化鋁單晶質量差，外延質量不穩定的技術問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種氮化鋁單晶薄膜制備方法、氮化鋁單晶薄膜及發光二極管，所述氮化鋁單晶薄膜的制備方法方法包括：

提供一襯底；

于所述襯底上生長氮化鋁薄膜；

烘烤所述氮化鋁薄膜；

利用鋁源對所述氮化鋁薄膜進行反應，以在所述氮化鋁薄膜上形成鋁化層；

于所述鋁化層上生長氮化鋁外延層。

可選地，所述氮化鋁薄膜在氬氣和氮氣的混合氣體環境中進行沉積，沉積環境溫度介于550～700℃之間，沉積厚度介于2-20nm之間。

可選地，氬氣與氮氣的體積比介于0.2～0.5之間，在氬氣和氮氣的混合氣體中增加0～0.02體積比的氧氣。

可選地，生長所述鋁化層的溫度介于850～1000℃之間，生長時間介于1～12s之間，反應室壓力介于45～155mbar之間。

可選地，于所述鋁化層上生長氮化鋁外延層包括：

于所述氮化鋁層上生長低溫氮化鋁外延層；

于所述低溫氮化鋁外延層上生長中溫氮化鋁外延層；

于所述中溫氮化鋁外延層上生長高溫氮化鋁外延層。

可選地，所述低溫氮化鋁外延層的生長溫度介于850～1000℃之間，生長壓力介于45～155mbar之間，V族源和III族源的摩爾比介于15～205之間，生長時間介于2～43s之間

可選地，所述中溫氮化鋁外延層的生長溫度介于1030～1180℃之間，生長壓力介于45～155mbar之間，V族源和III族源的摩爾比介于950～4050之間，生長速度介于0.3～0.9um/h之間，中溫氮化鋁外延層的生長厚度在245～550nm之間。

可選地，所述高溫氮化鋁外延層的生長溫度介于1150～1350℃之間，生長壓力介于45～155mbar之間，V族源和III族源的摩爾比介于95～450之間，生長速度介于0.5～5.5um/h之間。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明還提供一種氮化鋁單晶薄膜，所述氮化鋁單晶薄膜包括：

襯底；