[發明專利]Si襯底的AlGaN薄膜結構及制備方法

在審

• 申請號: 202011551635.2
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112687779A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 高芳亮;楊金銘
• 申請（專利權）人: 深圳市昂德環球科技有限公司;惠州市三航無人機技術研究院
• 主分類號: H01L33/32
• 分類號: H01L33/32;H01L33/00
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 武志峰

本發明公開了Si襯底的AlGaN薄膜結構及制備方法，所述Si襯底的AlGaN薄膜結構包括：生長在Si襯底上的基礎AlN層、生長在所述基礎AlN層上的第一高溫AlN層、生長在所述第一高溫AlN層上的低溫AlN層、生長在所述低溫AlN層上的第二高溫AlN層、生長在所述第二高溫AlN層上的第一AlGaN層、生長在所述第一AlGaN層上的第二AlGaN層，其中所述第二AlGaN層的厚度比所述第一AlGaN層的厚度大。本發明在Si襯底上制備AlN緩沖層，并采用低溫結合高溫AlN緩沖層技術，能夠有效避免降低Si和Ga之間在高溫下的回熔刻蝕反應，克服現有技術的不足，獲得高性能的AlGaN薄膜。

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，特別涉及Si襯底的AlGaN薄膜結構及制備方法。

背景技術

深紫外光在國防技術、信息科技、生物制藥、環境監測、公共衛生、殺菌消毒等領域具有廣大的應用前景。目前所用的傳統紫外光源是氣體激光器和汞燈，存在著體積大、能耗高和污染等缺點。AlGaN基化合物半導體紫外發光二極管(LED)是一種固態紫外光源，具有體積小、效率高、壽命長、環境友好、低能耗和無污染等優點。高Al組分AlGaN材料是制備高性能深紫外LED不可替代的材料體系，無論在民用和軍用方面都有重大需求，如在殺菌消毒、癌癥檢測、皮膚病治療等醫療衛生領域，AlGaN基紫外光源，具有無汞污染、波長可調、體積小、集成性好、能耗低、壽命長等諸多優勢。

近年來，AlGaN基深紫外LED的發展已經取得了一些進展，但其外量子效率低和發光功率低等性能問題仍阻礙著其商業化，而高質量的外延材料是制備高性能深紫外LED的基礎。目前高質量的AlGaN材料一般都是通過異質外延方法制作，目前也有采用Si襯底作為AlGaN基深紫外LED的外延襯底，但Si襯底與所外延生長的AlGaN材料之間存在較大的晶格失配。因此，要實現在Si襯底上生長出高質量的AlGaN材料以及高性能的深紫外LED外延片，仍需要克服晶格失配、晶體位錯、層錯等重大缺陷。

發明內容

本發明的目的是Si襯底的AlGaN薄膜結構及制備方法，旨在解決現有技術中AlGaN薄膜結構性能有待提高的問題。

本發明實施例提供一種Si襯底的AlGaN薄膜結構，其包括：生長在Si襯底上的基礎AlN層、生長在所述基礎AlN層上的第一高溫AlN層、生長在所述第一高溫AlN層上的低溫AlN層、生長在所述低溫AlN層上的第二高溫AlN層、生長在所述第二高溫AlN層上的第一AlGaN層、生長在所述第一AlGaN層上的第二AlGaN層，其中所述第二AlGaN層的厚度比所述第一AlGaN層的厚度大。

優選的，所述基礎AlN層的厚度為10～200nm。

優選的，所述第一高溫AlN層的厚度為200～500nm。

優選的，所述第一高溫AlN層的厚度為300～400nm。

優選的，所述低溫AlN層的厚度為200～500nm。

優選的，所述低溫AlN層的厚度為300～400nm。

優選的，所述第二高溫AlN層的厚度為500～800nm。

優選的，所述第一AlGaN層的厚度為100～300nm。

優選的，所述第二AlGaN層的厚度為800～2000nm。

本發明實施例還提供一種如上所述的Si襯底的AlGaN薄膜結構的制備方法，其包括：

選取Si襯底；

在所述Si襯底上生長基礎AlN層；

在所述基礎AlN層上生長第一高溫AlN層；

在所述第一高溫AlN層上生長低溫AlN層；

在所述低溫AlN層上生長第二高溫AlN層；