一种制备AlN外延层的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备AlN外延层的方法，涉及半导体技术领域，该制备外延层的方法，在执行AlN外延生长之前，先在反应腔的腔盖上沉积GaN覆盖层，并在GaN覆盖层上沉积AlN覆盖层，由于GaN覆盖层的附着力较弱，能够通过毛刷轻易地将GaN从反应腔的腔盖上清除，在每一炉外延生长完成后可通过普通的毛刷进行清理，十分方便，同时通过覆盖一层AlN层，可防止高温生长过程中GaN覆盖层发生分解，导致杂质进入AlN外延层。相较于现有技术，本发明专利技术采用双覆盖层的技术，通过在反应腔的腔盖上沉积GaN和AlN，为AlN外延生长提供了稳定的腔室条件，可实现AlN外延层的大规模稳定制备，可大幅提升生产与研发效率。

A method of preparing AlN epitaxial layer

【技术实现步骤摘要】
一种制备AlN外延层的方法
本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种制备AlN外延层的方法。
技术介绍
AlGaN基材料具有连续可调的直接带隙、电子迁移率高、击穿电场强、抗辐射能力强、耐高温等优点，在紫外/深紫外光电子器件、电力电子器件和射频电子器件方面有着广阔的应用前景。由于缺乏大尺寸的商用同质衬底，当前最理想的解决方案是采用生长于异质衬底(例如蓝宝石、碳化硅衬底、硅衬底等)上的氮化铝外延层作为模板。而外延层与衬底之间存在着较大的晶格失配与热失配，所以一般采用两步或者多步生长技术进行制备，即成核层(缓冲层)加高温层的生长技术。由于铝原子表面迁移能力弱，反应物之间的预反应严重等问题，氮化铝外延生长的容错率较低，环境要求比较高。其中，初始的成核阶段的反应室环境控制显得尤为重要。成核阶段控制不好会导致整个氮化铝外延层结晶质量的极端恶化且无法弥补。当前制备的氮化铝外延层一直受困于稳定性的问题，严重制约了其大规模产业化与应用。由于氮化铝附着力强、生长温度高，直接进行氮化铝外延生长容易造成反应腔盖上附着上氮化铝膜，无法通过毛刷进行清除。但是当生长炉次增多后，反应腔盖上附着的氮化铝越来越厚，生长过程中容易发生脱落，严重影响结晶质量与生产良率。当前采用的普遍做法是每生长几炉，待反应腔盖上的氮化铝膜累积到一定厚度后，通过刮刀进行清理。采用刮刀清理后容易形成浮灰，通常需要进行多次吹扫以及生长牺牲炉进行反应腔环境的恢复，严重影响生产与研发效率。有鉴于此，设计出一种能够解决上述问题的制备氮化铝外延层的方法就显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备AlN外延层的方法，其能够为AlN外延层的生长提供稳定的环境，避免反应腔盖上沉积的AlN影响反应腔环境，同时清理反应腔时不会产生浮灰，无需进行吹扫等手段恢复反应腔环境，清理步骤简单，从而大大提高了生产与研发效率。本专利技术是采用以下的技术方案来实现的。一种制备AlN外延层的方法，包括：在反应腔的腔盖上沉积GaN覆盖层；在所述GaN覆盖层上沉积AlN覆盖层，以使所述AlN覆盖层覆盖在所述GaN覆盖层上；向所述反应腔中放入衬底并使得所述衬底进行AlN外延生长。进一步地，在所述在反应腔的腔盖上沉积GaN覆盖层的步骤之前，还包括以下步骤：对所述反应腔进行烘烤；清除所述反应腔中残留的GaN、AlN、AlGaN、Ga颗粒和Al颗粒。进一步地，在对所述反应腔进行烘烤的步骤之前，还包括以下步骤：清理所述反应腔的腔盖。进一步地，所述清除所述反应腔中的Ga颗粒和Al颗粒的步骤，包括：向所述反应腔中通入H2，以清除所述反应腔中残留的GaN、AlN、AlGaN；向所述反应腔中通入NH3，以清除所述反应腔残留的中的Ga颗粒和Al颗粒。进一步地，所述对所述反应腔进行烘烤的步骤，包括：将所述反应腔的温度升高到1000℃-1300℃，对所述反应腔进行烘烤。进一步地，所述在反应腔的腔盖上沉积GaN覆盖层的步骤，包括：将所述反应腔的温度维持在1000℃-1300℃；向所述反应腔中通入NH3和TMGa，或者通入NH3和TEGa，以在所述反应腔的腔盖上沉积所述GaN覆盖层。进一步地，向所述反应腔中通入NH3和TMGa，或者通入NH3和TEGa的通入时间为30-900s。进一步地，所述在所述反应腔的腔盖上沉积AlN覆盖层的步骤，包括：将所述反应腔的温度维持在1000℃-1500℃；向所述反应腔中通入NH3和TMAl，或者通入NH3和TEAl，以在所述反应腔的腔盖上沉积所述AlN覆盖层。进一步地，向所述反应腔中通入NH3和TMAl，或者通入NH3和TEAl的通入时间为30-1200s。进一步地，所述向所述反应腔中放入衬底并使得所述衬底进行AlN外延生长步骤，包括：将所述反应腔的温度降低至环境温度，并放入所述衬底；将所述反应腔的温度升高至1000℃-1200℃，烘烤并清洁所述衬底的表面；将所述反应腔的温度降低至600℃-1000℃，生长成核层；将所述反应腔的温度升高至1030℃-1500℃，生长AlN外延层。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的一种制备外延层的方法，在执行AlN外延生长之前，先在反应腔的腔盖上沉积GaN覆盖层，并在GaN覆盖层上沉积AlN覆盖层，由于GaN覆盖层的附着力较弱，能够通过毛刷轻易地将GaN从反应腔的腔盖上清除，在每一炉外延生长完成后可通过普通的反应腔进行清理，十分方便，同时通过覆盖一层AlN层，可防止高温生长过程中GaN覆盖层发生分解，导致杂质进入AlN外延层。相较于现有技术，本专利技术提供了一种制备外延层的方法，采用双覆盖层的技术，通过在反应腔的腔盖上沉积GaN和AlN，为AlN外延生长提供了稳定的腔室条件，可实现AlN外延层的大规模稳定制备，可大幅提升生产与研发效率。附图说明为了更清楚地说明本专利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专利技术的某些实施例，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为本专利技术提供的制备AlN外延层的方法的步骤框图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，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例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备AlN外延层的方法，其特征在于，包括：/n在反应腔的腔盖上沉积GaN覆盖层；/n在所述GaN覆盖层上沉积AlN覆盖层，以使所述AlN覆盖层覆盖在所述GaN覆盖层上；/n向所述反应腔中放入衬底并使得所述衬底进行AlN外延生长。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备AlN外延层的方法，其特征在于，包括：
在反应腔的腔盖上沉积GaN覆盖层；
在所述GaN覆盖层上沉积AlN覆盖层，以使所述AlN覆盖层覆盖在所述GaN覆盖层上；
向所述反应腔中放入衬底并使得所述衬底进行AlN外延生长。


2.根据权利要求1所述的制备AlN外延层的方法，其特征在于，在所述在反应腔的腔盖上沉积GaN覆盖层的步骤之前，还包括以下步骤：
对所述反应腔进行烘烤；
清除所述反应腔中的GaN、AlN、AlGaN、Ga颗粒和Al颗粒。


3.根据权利要求2所述的制备AlN外延层的方法，其特征在于，在对所述反应腔进行烘烤的步骤之前，还包括以下步骤：
清理所述反应腔的腔盖。


4.根据权利要求2所述的制备AlN外延层的方法，其特征在于，所述清除所述反应腔中的Ga颗粒和Al颗粒的步骤，包括：
向所述反应腔中通入H2，以清除所述反应腔中的GaN、AlN和AlGaN；
向所述反应腔中通入NH3，以清除所述反应腔中的Ga颗粒和Al颗粒。


5.根据权利要求2所述的制备AlN外延层的方法，其特征在于，所述对所述反应腔进行烘烤的步骤，包括：
将所述反应腔的温度升高到1000℃-1300℃，对所述反应腔进行烘烤。


6.根据权利要求1所述的制备AlN外延层的方法，其特征在于，所述在反应腔的腔盖上沉积GaN覆盖...

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