[发明专利]一种AlyInxGa1‑x‑yN薄膜的外延结构及生长方法

权利要求书

1.一种Al_yIn_xGa_1-x-yN薄膜的外延结构，自下而上依次包括：衬底、AlN缓冲层、In_xGa_1-xN（0≤x≤1）缓冲层、Al_yGa_1-yN（0≤y≤1）掩模层和Al_yIn_xGa_1-x-yN（0≤x≤1，0≤y≤1）主层，其特征在于：在所述Al_yGa_1-yN掩模层中、In_xGa_1-xN（0≤x≤1）缓冲层和Al_yIn_xGa_1-x-yN（0≤x≤1，0≤y≤1）主层之间，设有呈间隔排布、竖向的微孔，在每个微孔的下对应位置的In_xGa_1-xN缓冲层中设有一个空腔，In_xGa_1-xN缓冲层为蜂窝状结构。

2.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于：所述Al_yGa_1-yN掩模层中的微孔与In_xGa_1-xN缓冲层内的空腔一一对应。

3.根据权利要求1或2所述的外延结构，其特征在于：所述Al_yGa_1-yN掩模层中的微孔的直径<10nm,分布密度在5e6cm^-2--5e8cm^-2之间。

4.根据权利要求1或2所述的外延结构，其特征在于：所述In_xGa_1-xN缓冲层内的空腔的直径和深度在50--800nm之间。

5.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于：所述AlN缓冲层的厚度为50～200nm，所述In_xGa_1-xN（0≤x≤1）缓冲层的厚度为100～800nm，所述Al_yGa_1-yN（0≤y≤1）掩模层的厚度为10～50nm，所述Al_yIn_xGa_1-x-yN（0≤x≤1，0≤y≤1）主层的厚度为1～6μm。

6.根据权利要求1所述的外延结构，其特征在于：所述衬底为Al₂O₃、SiC、Si、GaN或其他能够生长AlGaInN材料的衬底。

7.一种Al_yIn_xGa_1-x-yN薄膜的外延结构的生长方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、将衬底101装入MOCVD反应室；

B、生长AlN缓冲层201；

C、生长In_xGa_1-xN（0≤x≤1）缓冲层301；

D、生长Al_yGa_1-yN（0≤y≤1）掩模层401；

E、在通入反应室的氨气量占总气量比小于<1%的条件下，以1摄氏度/s的速率快速升温至1100℃以上的刻蚀温度，并在刻蚀时间10s--600s内刻蚀温度保持稳定；在此过程中，Al_yGa_1-yN（0≤y≤1）掩模层401中会先形成微孔402，H2再从微孔402钻入，刻蚀In_xGa_1-xN（0≤x≤1）缓冲层301，并在其中形成空腔302；

F、生长Al_yIn_xGa_1-x-yN（0≤x≤1，0≤y≤1）主层501；

G、降温至150℃以下，将外延片从MOCVD反应室中取出，得到最终的AlInGaN薄膜材料。