AlGaN及其生长方法技术

本公开提供一种AlGaN及其生长方法，方法包括：以第一温度制备基底(1)；在基底(1)上以第二温度生长GaN层(2)；在GaN层(2)上以第三温度生长AlN插入层(3)；在AlN插入层(3)上以第四温度生长AlGaN层(4)；其中，第一温度小于第二温度，第三温度小于第二温度，第三温度小于第四温度。利用本公开的方法生长AlGaN，可以得到厚度大于1μm的AlGaN层，并有效控制其中的位错密度，避免了裂纹的产生。避免了裂纹的产生。避免了裂纹的产生。

【技术实现步骤摘要】
AlGaN及其生长方法


[0001]本公开涉及半导体
，尤其涉及一种AlGaN及其生长方法。

技术介绍

[0002]铝镓氮(AlGaN)是直接带隙材料，具有禁带宽度宽的优点，在光电子领域具有重要应用，尤其在紫外波段中，是激光器、发光二极管和探测器中的关键材料。
[0003]AlGaN的Al组分可以调节，这使器件的结构设计具有更大的灵活度，但同时Al组分的变化也会导致AlGaN晶格常数的相应变化，无论是氮化镓(GaN)还是氮化铝(AlN)的衬底，都难以与AlGaN实现完美的品格匹配，这给AlGaN的材料生长带来了困难。AlGaN与衬底之间存在较大的应力，当AlGaN生长厚度超过1μm时极易产生裂纹，同时AlGaN中的应力驰豫还会导致位错密度的增加。
[0004]另外，虽然对于富Ga的AlGaN的生长，可采用GaN图形衬底或采用二次外延的方式来缓解应力，但是GaN图形衬底价格昂贵，而二次外延也存在工艺繁琐的缺点，都不利于大规模生产。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]针对现有的技术问题，本公开提供一种AlGaN及其生长方法，用于至少部分解决以上技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]本公开提供一种AlGaN生长方法，包括：以第一温度制备基底1；在基底1上以第二温度生长GaN层2；在GaN层2上以第三温度生长AlN插入层3；在AlN插入层3上以第四温度生长AlGaN层4；其中，第一温度小于第二温度，第三温度小于第二温度，第三温度小于第四温度。
[0009]可选地，第二温度采用1000～1100℃，第三温度采用600～900℃，第四温度采用1000～1100℃。
[0010]可选地，在基底1上以第二温度生长GaN层2，在GaN层2上以第三温度生长AlN插入层3包括：在基底1上以第一压力生长GaN层2；在GaN层2上一第二压力生长AlN插入层3；其中，第二压力大于等于第一压力。
[0011]可选地，第一压力采用100～300Torr，第二压力采用100～500Torr。
[0012]可选地，在GaN层2上以第三温度生长AlN插入层3包括：生长厚度为0.01～0.1μm的AlN插入层3。
[0013]可选地，以第一温度制备基底1包括：在蓝宝石衬底11上，以第一温度生长低温成核层12；其中，低温成核层12采用GaN、AlGaN或AlN中的任意一种。
[0014]可选地，第一温度采用450～600℃。
[0015]可选地，在AlN插入层3上以第四温度生长AlGaN层4包括：在AlN插入层3上以第三
压力生长AlGaN层4；其中，第三压力小于第二压力，AlGaN层4的厚度大于1μm。
[0016]本公开另一方面提供一种AlGaN，采用本公开任一实施例的AlGaN生长方法制备得到。
[0017]本公开另一方面提供一种在根据本公开任一实施例的AlGaN中或在根据本公开任一实施例的AlGaN上形成的电子或微机械器件。
[0018](三)有益效果
[0019]本公开提供一种AlGaN生长方法，在生长AlGaN层前先生长一层低温AlN插入层，引入一个压应力，有效缓解了高温GaN层对后续生长的AlGaN层产生的张应力。后续生长的AlGaN层，其应力驰豫得到有效缓解，位错密度得到控制，避免了裂纹的产生。
[0020]本公开合理地限制了低温AlN插入层的厚度，避免其过厚而发生较大的晶格驰豫、引入新的位错。
[0021]另外，本公开采用价格便宜的蓝宝石衬底，而且不需要进行二次外延，能有效降低生产成本，减少工序。
附图说明
[0022]通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0023]图1示意性示出了根据本公开实施例的AlGaN生长方法流程图；
[0024]图2示意性示出了根据本公开另一实施例的AlGaN生长方法流程图；
[0025]图3示意性示出了传统方法制备的AlGaN层的原子力显微镜(AFM)图像；
[0026]图4示意性示出了根据本公开实施例的AlGaN层的原子力显微镜(AFM)图像；
[0027]图5示意性示出了根据本公开实施例的AlGaN生长结构图。
[0028]【附图标记说明】
[0029]1‑
基底
[0030]11
‑
蓝宝石衬底
[0031]12
‑
低温成核层
[0032]2‑
GaN层
[0033]3‑
AlN插入层
[0034]4‑
AlGaN层
具体实施方式
[0035]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
[0036]需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。说明书中示例的各个实施例中的技术特征在无冲突的前提下可以进行自由组合形成新的方案，另外每个权利要求可以单独作为一个实施例或者各个权利要求中的技术特征可以进行组合作为新的实施例，且在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中未绘示或描述的元件或实现方式，为所属
中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应
的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。
[0037]除非存在技术障碍或矛盾，本公开的上述各种实施方式可以自由组合以形成另外的实施例，这些另外的实施例均在本公开的保护范围中。
[0038]虽然结合附图对本公开进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本公开优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本公开的一种限制。附图中的尺寸比例仅仅是示意性的，并不能理解为对本公开的限制。
[0039]虽然本公开总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体公开构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本公开的范围以权利要求和它们的等同物限定。
[0040]图1示意性示出了根据本公开实施例的AlGaN生长方法流程图。
[0041]根据本公开的实施例，如图1所示，AlGaN生长方法例如包括：
[0042]S110，以第一温度制备基底1。
[0043]根据本公开的实施例，例如可以在蓝宝石衬底11上，以第一温度生长低温成核层12。其中，低温成核层12例如可以采用GaN、AlGaN或AlN中的任意一种。第一温度例如为450～600℃。生长出的低温成核层的厚度例如为0.01～0.04μm。
[0044]S120，在基底1上以第二温度生长GaN层2。
[0045]根据本公开的实施例，在得到基底1后，例如提高温度，在低温成核层12上生长高温GaN层，生长本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种AlGaN生长方法，包括：以第一温度制备基底(1)；在所述基底(1)上以第二温度生长GaN层(2)；在所述GaN层(2)上以第三温度生长AlN插入层(3)；在所述AlN插入层(3)上以第四温度生长AlGaN层(4)；其中，所述第一温度小于所述第二温度，所述第三温度小于所述第二温度，所述第三温度小于所述第四温度。2.根据权利要求1所述的AlGaN生长方法，所述第二温度采用1000～1100℃，所述第三温度采用600～900℃，所述第四温度采用1000～1100℃。3.根据权利要求1所述的AlGaN生长方法，所述在所述基底(1)上以第二温度生长GaN层(2)，在所述GaN层(2)上以第三温度生长AlN插入层(3)包括：在所述基底(1)上以第一压力生长所述GaN层(2)；在所述GaN层(2)上一第二压力生长所述AlN插入层(3)；其中，所述第二压力大于等于所述第一压力。4.根据权利要求3所述的AlGaN生长方法，所述第一压力采用100～300Torr，所述第二压力采用100～500Torr。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王柏斌，赵德刚，杨静，梁锋，陈平，刘宗顺，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：