專利名稱：一種氮化鋁的制備方法
一種氮化鋁的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化合物半導(dǎo)體材料的制備方法，更具體地說是一種氮化鋁的制備方法。
背景技術(shù)：
氮化鋁(AlN)是一類重要的寬帶隙III-V族化合物半導(dǎo)體材料，其晶體結(jié)構(gòu)為纖鋅礦型，AlN具有許多優(yōu)異的物理性能，在藍(lán)光、紫外發(fā)光材料及熱釋電材料、外延過渡層、 SOI材料的絕緣埋層和GHz級(jí)聲表面波器件等方面有著重要的應(yīng)用。在光電子應(yīng)用方面，由于AlN及其合金都是直接帶隙半導(dǎo)體，并且它們的禁帶寬度為6. &V，覆蓋了從紅光到紫外的波段，并且III族氮化物材料長期以來被認(rèn)為是可在可見光至紫外光波段范圍內(nèi)開發(fā)新的光電器件最有希望的材料，可用于制作發(fā)光二極管 (LED)、激光器(LD)、紫外探測(cè)器(UV Detector)和太陽能電池等，在全色顯示、白光照明、 高密度存儲(chǔ)、紫外探測(cè)等方面有廣泛的應(yīng)用。因此，急需研究開發(fā)氮化鋁(AlN)的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝簡單，污染少，環(huán)保節(jié)能，成本低的氮化鋁的制備方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種氮化鋁的制備方法，其特征在于包括如下步驟a)襯底清洗將藍(lán)寶石襯底經(jīng)過清洗后送入生長室；b)襯底除氣由于藍(lán)寶石襯底在空氣中會(huì)吸附大量雜質(zhì)氣體等污染物，在生長前對(duì)襯底進(jìn)行除氣處理，以除去殘留的雜質(zhì)氣體，先將襯底在200°C除氣10小時(shí)以上，然后在 400°C 500°C除氣2小時(shí)，最后在820°C的高溫下除氣10分鐘；C)襯底氮化將溫度降至800°C，打開等離子體氮源對(duì)藍(lán)寶石表面進(jìn)行氮化處理， 使藍(lán)寶石襯底表面形成幾個(gè)原子層厚的氮化鋁原子層，以利于下一步氮化鋁成核層的生長，氮化時(shí)間為8 12分鐘，且氮?dú)獾牧髁亢蜕漕l等離子體的功率分別設(shè)為2. 55sCCm和 500 瓦；d)氮化鋁成核層生長隨后打開鋁源的快門10秒左右，在藍(lán)寶石襯底表面預(yù)先沉積一層鋁原子層，同時(shí)打開鋁源和氮源的快門，開始生長氮化鋁成核層，以適應(yīng)隨后生長的氮化鋁緩沖層與藍(lán)寶石襯底之間的晶格失配，鋁源的溫度為1296°C，氮?dú)獾牧髁亢蜕漕l等離子體的功率分別設(shè)為2. 55sccm和375瓦襯底溫度為785°C，典型的氮化鋁成核層為 25nm ；e)氮化鋁外延層生長將襯底溫度降至760°C，生長氮化鋁外延層，鋁源的溫度為 1288°C，氮?dú)獾牧髁亢蜕漕l等離子體的功率分別設(shè)為2. 55sCCm和375W，氮化鋁外延層的厚度為1 μ m，生長過程中，鋁源和氮源一直保持供給不間斷。
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如上所述的氮化鋁的制備方法，其特征在于步驟a)中生長室的本底真空為 SXKr11Ton^如上所述的氮化鋁的制備方法，其特征在于步驟a)至步驟e)均在射頻等離子體輔助分子束外延(RF-MBE)設(shè)備中進(jìn)行，生長中的氮源使用高純N2(6N5)，高純金屬鋁 (Al 6N5)用做生長的鋁源，使用RHEED原位實(shí)時(shí)監(jiān)控生長過程中樣品的表面情況，使用 IS4K(SVTA)原位實(shí)時(shí)監(jiān)控生長溫度和生長速度。如上所述的氮化鋁的制備方法，其特征在于步驟C)氮化時(shí)間為10分鐘。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明工藝簡單，污染少，環(huán)保節(jié)能，成本低。

圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施方式一種氮化鋁的制備方法，在射頻等離子體輔助分子束外延(RF-MBE)設(shè)備中進(jìn)行， 生長中的氮源使用高純N2(6N5)，高純金屬鋁(Al 6N5)用做生長的鋁源，使用RHEED原位實(shí)時(shí)監(jiān)控生長過程中樣品的表面情況，使用IS4K(SVTA)原位實(shí)時(shí)監(jiān)控生長溫度和生長速度。 包括如下步驟a)襯底清洗將藍(lán)寶石襯底經(jīng)過清洗后送入生長室，生長室的本底真空為 3 X IO-11Torr ；b)襯底除氣由于藍(lán)寶石襯底在空氣中會(huì)吸附大量雜質(zhì)氣體等污染物，在生長前對(duì)襯底進(jìn)行除氣處理，以除去殘留的雜質(zhì)氣體，先將襯底在200°C除氣10小時(shí)以上，然后在 400°C 500°C除氣2小時(shí)，最后在820°C的高溫下除氣10分鐘；c)襯底氮化將溫度降至800°C，打開等離子體氮源對(duì)藍(lán)寶石表面進(jìn)行氮化處理， 使藍(lán)寶石襯底表面形成幾個(gè)原子層厚的氮化鋁原子層，以利于下一步氮化鋁成核層的生長，氮化時(shí)間為10分鐘，且氮?dú)獾牧髁亢蜕漕l等離子體的功率分別設(shè)為2. 55SCCm和500 瓦；d)氮化鋁成核層生長隨后打開鋁源的快門10秒左右，在藍(lán)寶石襯底表面預(yù)先沉積一層鋁原子層，同時(shí)打開鋁源和氮源的快門，開始生長氮化鋁成核層，以適應(yīng)隨后生長的氮化鋁緩沖層與藍(lán)寶石襯底之間的晶格失配，鋁源的溫度為1296°C，氮?dú)獾牧髁亢蜕漕l等離子體的功率分別設(shè)為2. 55sccm和375瓦襯底溫度為785°C，典型的氮化鋁成核層為 25nm ；e)氮化鋁外延層生長將襯底溫度降至760°C，生長氮化鋁外延層，鋁源的溫度為 1288°C，氮?dú)獾牧髁亢蜕漕l等離子體的功率分別設(shè)為2. 55sCCm和375W，氮化鋁外延層的厚度為1 μ m，生長過程中，鋁源和氮源一直保持供給不間斷。
權(quán)利要求
1.一種氮化鋁的制備方法，其特征在于包括如下步驟a)襯底清洗將藍(lán)寶石襯底經(jīng)過清洗后送入生長室；b)襯底除氣由于藍(lán)寶石襯底在空氣中會(huì)吸附大量雜質(zhì)氣體等污染物，在生長前對(duì)襯底進(jìn)行除氣處理，以除去殘留的雜質(zhì)氣體，先將襯底在200°C除氣10小時(shí)以上，然后在 400°C 500°C除氣2小時(shí)，最后在820°C的高溫下除氣10分鐘；c)襯底氮化將溫度降至80(TC，打開等離子體氮源對(duì)藍(lán)寶石表面進(jìn)行氮化處理，使藍(lán)寶石襯底表面形成幾個(gè)原子層厚的氮化鋁原子層，以利于下一步氮化鋁成核層的生長，氮化時(shí)間為8 12分鐘，且氮?dú)獾牧髁亢蜕漕l等離子體的功率分別設(shè)為2. 55sCCm和500瓦；d)氮化鋁成核層生長隨后打開鋁源的快門10秒左右，在藍(lán)寶石襯底表面預(yù)先沉積一層鋁原子層，同時(shí)打開鋁源和氮源的快門，開始生長氮化鋁成核層，以適應(yīng)隨后生長的氮化鋁緩沖層與藍(lán)寶石襯底之間的晶格失配，鋁源的溫度為1296°C，氮?dú)獾牧髁亢蜕漕l等離子體的功率分別設(shè)為2. 55sccm和375瓦襯底溫度為785°C，典型的氮化鋁成核層為25nm ；e)氮化鋁外延層生長將襯底溫度降至760°C，生長氮化鋁外延層，鋁源的溫度為 1288°C，氮?dú)獾牧髁亢蜕漕l等離子體的功率分別設(shè)為2. 55sCCm和375W，氮化鋁外延層的厚度為1 μ m，生長過程中，鋁源和氮源一直保持供給不間斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氮化鋁的制備方法，其特征在于步驟a)中生長室的本底真空為 3 X IO-nTorr0
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鋁的制備方法，其特征在于步驟a)至步驟e)均在射頻等離子體輔助分子束外延(RF-MBE)設(shè)備中進(jìn)行，生長中的氮源使用高純N2(6N5)，高純金屬鋁(Al 6N5)用做生長的鋁源，使用RHEED原位實(shí)時(shí)監(jiān)控生長過程中樣品的表面情況， 使用IS4K(SVTA)原位實(shí)時(shí)監(jiān)控生長溫度和生長速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氮化鋁的制備方法，其特征在于步驟c)氮化時(shí)間為10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氮化鋁的制備方法，其特征在于包括如下步驟a)襯底清洗；b)襯底除氣；c)襯底氮化；d)氮化鋁成核層生長；e)氮化鋁外延層生長。本發(fā)明目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝簡單，污染少，環(huán)保節(jié)能，成本低的氮化鋁的制備方法。
文檔編號(hào)H01L21/203GK102412123SQ20111034848
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者范亞軍 申請(qǐng)人:中山市格蘭特實(shí)業(yè)有限公司火炬分公司