[发明专利]AlGaN模板、AlGaN模板的制备方法及AlGaN模板上的半导体器件

说明书

本发明公开了一种AlGaN模板、AlGaN模板的制备方法及AlGaN模板上的半导体器件，属于半导体技术领域。AlGaN模板包括：衬底和在衬底上沉积的Al_1‑xGa_xN结晶薄膜，0<x<1。半导体器件包括：模板和氮化物半导体层，所述模板为前述AlGaN模板，所述氮化物半导体层沉积在所述Al_1‑xGa_xN结晶薄膜上。方法包括：提供衬底；在衬底上沉积Al_1‑xGa_xN结晶薄膜，0<x<1。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种AlGaN模板、AlGaN模板的制备方法及AlGaN模板上的半导体器件。

背景技术

目前，大部分GaN基蓝光发光二极管(英文：light emitting diode，缩写：LED)与GaN基白光LED采用蓝宝石衬底。由于蓝宝石和GaN材料一直存在晶格失配和热失配问题，而AlN材料与GaN材料、蓝宝石衬底间仅有较小的晶格不匹配，因此将AlN作为缓冲层置入到蓝宝石衬底和GaN之间。具体地，先在蓝宝石衬底上生长一AlN缓冲层，制成AlN模板，再在AlN模板上生长GaN外延，制成LED外延片。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

AlN缓冲层的晶格常数小于GaN和蓝宝石，在AlN模板上生长GaN外延时，将导致后续GaN外延积累较大的压应力，在生长GaN外延中的量子阱结构时外延片处于翘曲状态，使得量子阱结构的生长温度不均匀，外延片波长均匀性较差，从而导致无法进行高良率的外延片的量产。图1示出了基于4英寸AlN模板的LED外延片的光致发光(英文：photoluminescence，缩写：PL)波长分布(英文：mapping)图，从图1可以看到，外延片边缘(A点)波长为458nm，外延片中心(B点)波长为468nm，中心和边缘的波长差达10nm，整片的波长标准方差达4.18nm，而合格的外延片要求波长标准方差为2nm，因此该外延片未达到合格要求。

发明内容

为了解决在现有的AlN模板上生长GaN外延时，导致后续GaN外延积累较大的应力，在生长GaN外延中的量子阱结构时外延片处于翘曲状态，使得量子阱结构的生长温度不均匀，外延片波长均匀性较差，从而导致无法进行高良率的外延片的量产的问题，本发明实施例提供了一种AlGaN模板、AlGaN模板的制备方法及AlGaN模板上的半导体器件。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种AlGaN模板，包括衬底，所述AlGaN模板还包括在所述衬底上沉积的Al_1-xGa_xN结晶薄膜，0&lt;x&lt;1；

所述Al_1-xGa_xN结晶薄膜包括在所述衬底上沉积的第一AlGaN层，所述第一AlGaN层中掺有氧，从所述衬底与所述第一AlGaN层界面到所述第一AlGaN层的表面的方向，所述第一AlGaN层中的氧的含量是逐渐减少或逐渐增多的。

在第一方面的第一实施方式中，所述Al_1-xGa_xN结晶薄膜的厚度为1nm～1000nm。

在第一方面的第二实施方式中，所述Al_1-xGa_xN结晶薄膜还包括在所述第一AlGaN层上沉积的第二AlGaN层，所述第二AlGaN层中掺有氧且所述第二AlGaN层中的氧是均匀分布在所述第二AlGaN层中的，所述第二AlGaN层的厚度大于1nm。

在第一方面的第三实施方式中，所述衬底为Si、SiC、蓝宝石、ZnO、GaAs、GaP、MgO、Cu、W或SiO₂衬底。

第二方面，提供了一种AlGaN模板上的半导体器件，包括模板和在所述模板上生长的氮化物半导体层，