一种AlN外延层以及AlGaN光电器件制造技术

一种AlN外延层以及AlGaN光电器件，涉及半导体外延技术领域，该AlN外延层依次包括蓝宝石衬底、N极性隔绝层、成核层、缺陷修复层和快速沉积层。N极性隔绝层在较低温度下沉积得到，可以防止形成N极性AlN，以形成单一的Al极性。成核层的沉积温度略有提高，使得Al原子的表面迁移能力提高，以提高成核层质量。缺陷修复层在较高温度下沉积得到，其可以保证应变释放和位错湮灭，并降低点缺陷浓度。快速沉积层则是在高温下沉积得到，高温利于保持Al原子的高迁移能力，生长效率高。该AlN外延层表面平整、没有表面缺陷、极性单一、位错密度低。该AlGaN光电器件是在上述AlN上继续生长得到，其表面平整、没有表面缺陷、位错密度低。

A AlN epitaxial layer and AlGaN optoelectronic devices

An AlN epitaxial layer and an AlGaN optoelectronic device relate to the technical field of semiconductor epitaxy. The AlN epitaxial layer in turn comprises a sapphire substrate, an N polar insulating layer, a nucleating layer, a defect repair layer and a fast deposition layer. N polar insulating layer is deposited at lower temperature, which can prevent the formation of N polar AlN to form a single Al polarity. The deposition temperature of the nucleation layer increases slightly, which improves the surface migration ability of Al atoms and improves the quality of the nucleation layer. The defect repair layer is deposited at higher temperature, which can ensure the strain release and dislocation annihilation, and reduce the point defect concentration. Fast deposition layer is deposited at high temperature, high temperature is conducive to maintaining the high mobility of Al atoms, high growth efficiency. The epitaxial layer of AlN has smooth surface, no surface defects, single polarity and low dislocation density. The AlGaN optoelectronic device was grown on the above-mentioned AlN with smooth surface, no surface defects and low dislocation density.

【技术实现步骤摘要】
一种AlN外延层以及AlGaN光电器件
本技术涉及半导体外延
，具体而言，涉及一种AlN外延层以及AlGaN光电器件。
技术介绍
近年来，由于具备直接带隙、禁带宽且可调、耐高温、抗辐射等众多优势，AlGaN材料在光电器件和电子器件领域展现出广阔的应用前景。从生长应变和光透过率的角度考虑，要想制备高质量的AlGaN材料及相关器件，采用AlN同质衬底和AlN/蓝宝石模版衬底是较为理想的选择。现有技术中，由于缺少低成本、高质量、大尺寸的AlN单晶衬底，相比于AlN同质衬底来说，在廉价成熟的蓝宝石衬底上生长AlN模版是该领域的主流技术路线。然而，现阶段，在蓝宝石衬底上生长AlN仍存在诸多的问题，例如，异质界面的极性控制对AlN模版的外延是很大的挑战；较大的热失配和晶格失配会导致AlN表面开裂和产生高密度的失配位错等，导致器件性能的严重恶化。因此，发展的高质量AlN模版，是制备高性能光电器件和电子器件的重要前提。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种AlN外延层，其具有表面平整，没有裂纹、坑、颗粒，具有单一Al极性以及低错位密度的特点。本技术的另一目的在于提供了一种AlGaN光电器件，其由上述AlN外延层继续生长得到，其结晶效果好，缺陷少，并且光电性能优异。本技术的实施例是这样实现的：一种AlN外延层，其依次包括：蓝宝石衬底；由氮源和有机铝源在500～750℃下沉积制得的N极性隔绝层；由氮源和有机铝源在850～980℃下沉积制得的成核层；由氮源和有机铝源在1000～1100℃下沉积制得的缺陷修复层；以及由氮源和有机铝源在1200～1500℃下沉积制得快速沉积层。进一步地，在本技术其它较佳实施例中，N极性隔绝层的厚度为1～5nm。进一步地，在本技术其它较佳实施例中，N极性隔绝层是在氮源和有机铝源的摩尔流量比为30～60的条件下沉积制得。进一步地，在本技术其它较佳实施例中，成核层的厚度为20～50nm。进一步地，在本技术其它较佳实施例中，成核层是在氮源和有机铝源的摩尔流量比为40～200的条件下沉积制得。进一步地，在本技术其它较佳实施例中，缺陷修复层的厚度为100～800nm。进一步地，在本技术其它较佳实施例中，缺陷修复层是在氮源和有机铝源的摩尔流量比为1000～4000的条件下沉积制得。进一步地，在本技术其它较佳实施例中，快速沉积层的厚度大于等于1000nm。进一步地，在本技术其它较佳实施例中，快速沉积层是在氮源和有机铝源的摩尔流量比为100～300的条件下沉积制得。一种AlGaN光电器件，其包括上述AlN外延层。本技术实施例的有益效果是：本技术实施例提供了一种AlN外延层，其依次包括蓝宝石衬底、N极性隔绝层、成核层、缺陷修复层和快速沉积层。N极性隔绝层在较低温度下沉积得到，较低温度下Al原子的迁移能力较弱，结晶质量差，但可以防止形成“反形畴”(N极性AlN)，从而较好的隔绝N极性，形成单一的Al极性。然后，成核层的沉积温度相比N极性隔绝层略有提高，使得Al原子的表面迁移能力提高，可以提高成核层质量。缺陷修复层在较高温度下沉积得到，其可以在保证应变释放和位错湮灭的情况下降低点缺陷浓度。快速沉积层则是在高温下沉积得到，高温利于保持Al原子的高迁移能力，以实现快速沉积，提高生长效率。该AlN外延层具有表面平整、没有表面缺陷、单一Al极性、低位错密度的特点。本技术的还提供了一种AlGaN光电器件，其包括上述AlN外延层。其在上述AlN外延层的基础上以镓源、氮源、铝源共同沉积得到，有高品质的AlN外延层作为保障，该AlGaN光电器件同样具备表面平整、没有表面缺陷、低位错密度的特点。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本技术实施例1所提供的一种AlN外延层的层叠结构示意图。图标：100-AlN外延层；110-蓝宝石衬底；120-N极性隔绝层；130-成核层；140-缺陷修复层；150-快速沉积层。具体实施方式为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。实施例本实施例提供了一种AlN外延层100，参照图1所示，其由下至上依次包括蓝宝石衬底110、N极性隔绝层120、成核层130、缺陷修复层140。在本实施例中，该AlN外延层100方法采用金属有机物化学气相沉淀生长法(MOCVD)制备得到，采用氮源和有机铝源在蓝宝石衬底110表面进行化学沉积，其中，氮源为氨气，有机铝源包括TMAl和TEAl中的至少一种。本实施例中采用的蓝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AlN外延层，其特征在于，依次包括：蓝宝石衬底；N极性隔绝层，所述N极性隔绝层的厚度为1～5nm，其有机铝的量相对富裕，具有Al极性的单一性；成核层，所述成核层的厚度为20～50nm，其表面质量好；缺陷修复层，所述缺陷修复层的厚度为100～800nm，其表面具有岛状模式生长的AlN；以及快速沉积层，所述快速沉积层的厚度为大于等于1000nm。

【技术特征摘要】
1.一种AlN外延层，其特征在于，依次包括：蓝宝石衬底；N极性隔绝层，所述N极性隔绝层的厚度为1～5nm，其有机铝的量相对富裕，具有Al极性的单一性；成核层，所述成核层的厚度为20～50nm，其表面质量好；缺陷修复...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晨光，赵维，吴华龙，张康，贺龙飞，陈志涛，
申请(专利权)人：广东省半导体产业技术研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44