氮化铝模板的制备方法和氮化铝模板技术

本申请公开了一种氮化铝模板的制备方法和氮化铝模板，氮化铝模板的制备方法包括步骤：对原衬底进行预设温度清洗处理；在原衬底上进行铺铝，氨化后形成氮化铝形核层；在氮化铝形核层上外延生长非故意掺杂氮化铝外延层，其中，所述非故意掺杂氮化铝外延层的厚度为0～2um；在非故意掺杂氮化铝外延层上进行图形化处理，形成所需图案的氮化铝模板。本申请通过上述方案解决后续氮化物外延生长与衬底之间巨大的应力差造成生长材料晶体质量不高的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
氮化铝模板的制备方法和氮化铝模板


[0001]本申请涉及半导体材料领域，尤其涉及一种氮化铝模板的制备方法和氮化铝模板。

技术介绍

[0002]随着微电子技术和光电子技术的进一步发展，由于材料本身性能，第一代半导体硅材料在某些领域已不能满足人们日新月异的需求。因此，人们不断寻找其它新型半导体材料以实现不同场景的新功能，后将目光转到以砷化镓、砷化铟、磷化铟为代表的第二代半导体，它们因直接带隙且具有高电子迁移率的特征，可应用在高速集成电路、激光器的光电器件中。上世纪90年代，以AlN、InN、GaN等Ⅲ族氮化物为代表的第三代半导体材料，因具有更高的电子迁移率、波长覆盖范围广等特点，在超高速微电子器件，超高频微波器件以及光电器件都有广阔的应用前景，引起了学者们的极大兴趣。氮化铝材料是第三代半导体材料，可广泛的应用于压电、LED、通信等领域，作为宽禁带半导体的氮化铝在研制高温、高频、高功率微波器件、抗辐射器件以及紫外探测器、短波发光二极管等方面具有广阔的应用前景。
[0003]AlN、InN、GaN材料一般在硅、蓝宝石、碳化硅衬底上外延生长，由于生长材料与衬底之间有晶格失配，使得在N化物外延生长时存在的巨大应力差，造成难以获得高质量的N化物材料问题，在一定程度上制约了氮化物材料的广泛应用。因此，如何解决衬底与外延材料之间巨大应力的问题，成为N化物外延生长迫切解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请的目的是提供一种氮化铝模板的制备方法和氮化铝模板，解决后续氮化物外延生长与衬底之间巨大的应力差造成生长材料晶体质量不高的问题。
[0005]本申请公开了一种氮化铝模板的制备方法，包括步骤：
[0006]对原衬底进行预设温度清洗处理；
[0007]在原衬底上进行铺铝，氨化后形成氮化铝形核层；
[0008]在氮化铝形核层上外延生长非故意掺杂氮化铝外延层，其中，所述非故意掺杂氮化铝外延层的厚度为0～2um；
[0009]在非故意掺杂氮化铝外延层上进行图形化处理，形成所需图案的氮化铝模板。
[0010]可选的，所述对原衬底进行预设温度清洗处理的步骤中预设温度为1100℃～1200℃。
[0011]可选的，所述在原衬底上进行铺铝，氨化后形成氮化铝形核层的步骤中包括：
[0012]将原衬底的温度快速下降至900℃～960℃，反应室的气压控制在50mbar
‑
80mbar；
[0013]先向反应室通入三甲基铝，再同时通入氨气和三甲基铝，在原衬底上生长氮化铝形核层。
[0014]可选的，所述氮化铝形核层的厚度为30～50nm。
[0015]可选的，所述在氮化铝形核层上外延生长非故意掺杂氮化铝外延层的步骤中包
括：
[0016]将原衬底的温度升高至1100℃
‑
1250℃，反应室的气压控制在20mbar
‑
40mbar；
[0017]在氮化铝形核层上在非故意掺杂的情况下生长氮化铝材料；
[0018]在生长氮化铝材料的过程中逐渐升高温度，使氮化铝材料由三维生长逐渐转为二维生长，形成非故意掺杂氮化铝外延层。
[0019]可选的，所述的原衬底包含硅、蓝宝石、碳化硅、氧化锌中的一种或多种材料形成。
[0020]可选的，在所述在氮化铝形核层上外延生长非故意掺杂氮化铝外延层的步骤中使用MOCVD或MBE或HVPE法形成非故意掺杂氮化铝外延层。
[0021]可选的，所述在非故意掺杂氮化铝外延层上进行图形化处理，形成所需图案的氮化铝模板的步骤中，所述图形化处理包括湿法刻蚀、干法刻蚀或生长N化物外延生长终止层材料。
[0022]可选的，所述图形化处理为生长N化物外延生长终止层材料，所述N化物外延生长终止层材料包括二氧化硅N化物外延终止层或氮化硅N化物外延终止层。
[0023]本申请还公开了一种氮化铝模板，使用上述氮化铝模板的制备方法形成。
[0024]本申请通过在非故意掺杂的氮化铝外延层上进行图形化处理，释放氮化铝与原衬底之间一定的应力。后续外延生长N化物时，由于之前的衬底被氮化铝覆盖，因此可以减少一定程度上的晶格失配，且对氮化铝模板进行了图形化处理，对氮化铝模板本身存在的应力也得到了一定程度上的释放，有利于后续N化物外延生长。
附图说明
[0025]所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0026]图1是本申请一种氮化铝模板的制备方法的步骤示意图；
[0027]图2是本申请的氮化铝模板的剖面示意图；
[0028]图3是本申请的氮化铝模板的俯视示意图。
[0029]图中示出：1、衬底；2、氮化铝形核层；3、非故意掺杂氮化铝外延层；4、后续外延层。
具体实施方式
[0030]需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本申请可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
[0031]在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性，或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，除非另有说明，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；“多个”的含义是两个或两个以上。术语“包括”及其任何变形，意为不排他的包含，可能存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。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申请中的具体含义。
[0032]下面参考附图和可选的实施例对本申请作详细说明。
[0033]图1是本申请的一种氮化铝模板的制备方法的步骤示意图，如图1所示，所述氮化铝模板的制备方法包括步骤：
[0034]S1：对原衬底进行预设温度清洗处理；
[0035]S2：在原衬底上进行铺铝，氨化后形成氮化铝形核层；
[0036]S3：在氮化铝形核层上外延生长非故意掺杂氮化铝外延层，其中，所述非故意掺杂氮化铝外延层的厚度为0～2um；
[0037]S4：在非故意掺杂氮化铝外延层上进行图形化处理，形成所需图案的氮化铝模板。
[0038]本申请通过在非故意掺杂的氮化铝外延层上进行图形化处理，释放氮化铝与原衬底之间一定的应力。后续外延生长N化物时，由于之前的衬底被氮化铝覆盖，因此可以减少一定程度上的晶格失配，且对氮化铝模板进行了图形化处理，对氮化铝模板本身存在的应力也得到了一定程度上的释放，有利于后续N化物外延生长。
[0039]具体地，所述对原衬底进行预设温度清洗处理的步骤中预设温度为1100℃～1200℃。所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化铝模板的制备方法，其特征在于，包括步骤：对原衬底进行预设温度清洗处理；在原衬底上进行铺铝，氨化后形成氮化铝形核层；在氮化铝形核层上外延生长非故意掺杂氮化铝外延层，其中，所述非故意掺杂氮化铝外延层的厚度为0～2um；在非故意掺杂氮化铝外延层上进行图形化处理，形成所需图案的氮化铝模板。2.根据权利要求1所述的氮化铝模板的制备方法，其特征在于，所述对原衬底进行预设温度清洗处理的步骤中预设温度为1100℃～1200℃。3.根据权利要求2所述的氮化铝模板的制备方法，其特征在于，所述在原衬底上进行铺铝，氨化后形成氮化铝形核层的步骤中包括：将原衬底的温度快速下降至900℃～960℃，反应室的气压控制在50mbar
‑
80mbar；先向反应室通入三甲基铝，再同时通入氨气和三甲基铝，在原衬底上生长氮化铝形核层。4.根据权利要求3所述的氮化铝模板的制备方法，其特征在于，所述氮化铝形核层的厚度为30～50nm。5.根据权利要求3所述的氮化铝模板的制备方法，其特征在于，所述在氮化铝形核层上外延生长非故意掺杂氮化铝外延层的步骤中包括：将原衬底的温度升高至1100℃
‑
1250℃，反应室的气压控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴先民，樊永辉，许明伟，樊晓兵，
申请(专利权)人：深圳市汇芯通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：