[发明专利]一种AlN薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及宽禁带半导体的制备领域，特别涉及一种(100)择优取向的AlN薄膜的制备方法，包括以下步骤：(1)衬底预处理；(2)靶材预处理；(3)采用离子束辅助沉积技术，Ar⁺离子束溅射沉积Al膜，N⁺离子束轰击Al膜，在衬底上形成AlN缓冲层；(4)N₂、Ar以及NH₃混合气体下，采用磁控溅射沉积技术，在AlN缓冲层上形成AlN薄膜。该方法制得的薄膜(100)择优取向生长,且薄膜质量优良。

技术领域

本发明涉及宽禁带半导体的制备领域，特别涉及一种(100)择优取向的AlN薄膜的制备方法。

背景技术

AlN薄膜材料作为一种重要的宽禁带直接带隙半导体材料，具有许多非常优异的物理化学性能，例如：优异的表声波速率、低热膨胀系数、高化学稳定性、高电阻率、高热导率、高硬度、高熔点、宽禁带、大击穿场强、低介电损耗等。

不同择优取向的AlN薄膜具有不同的性质，对于多晶AlN薄膜来说，薄膜在生长过程中容易形成(002)择优取向，其制备较容易。现有技术多对(002)择优取向的薄膜进行探索，而对(100)择优取向的AlN薄膜研究较少，本发明提供一种(100)择优取向的AlN薄膜的制备方法，为拓宽AlN薄膜的应用提供了条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种AlN薄膜的制备方法，使得该方法制得的薄膜(100)择优取向生长,且薄膜质量优良。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种AlN薄膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)衬底预处理；

(2)靶材预处理；

(3)采用离子束辅助沉积技术，Ar⁺离子束溅射沉积Al膜，N⁺离子束轰击Al膜，在衬底上形成AlN缓冲层；

(4)N₂、Ar以及NH₃混合气体下，采用磁控溅射沉积技术，在AlN缓冲层上形成AlN薄膜。

优选地，衬底预处理包括湿法清洗与干法刻蚀清洗。

可选地，干法刻蚀清洗为在磁控溅射系统内设置离子源，通过离子源轰击清洗衬底。

更优地，采用N⁺离子束和Ar⁺离子束共同对衬底干法刻蚀清洗。

优选地，靶材预处理包括通Ar靶材预溅射和通N₂靶材预溅射。

优选地，磁控溅射系统内设置离子束辅助沉积装置，在磁控溅射系统内进行离子束辅助沉积。

优选地，磁控溅射沉积AlN薄膜时NH₃含量占2％～5％。

优选地，磁控溅射沉积AlN薄膜分次进行，NH₃含量依次逐渐增多。

优选地，磁控溅射溅射电源采用脉冲电源。

优选地，磁控溅射时Ar与N₂体积之比为1:1。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明溅射时引入NH₃,NH₃在高压电场下电离出N和H的正离子和电子，N的正离子在电场作用下去辅助轰击靶材，H的正离子诱导AlN在(100)晶面择优生长，制备了(100)择优取向的AlN薄膜；并且离子束辅助沉积缓冲层的生长，使得形成Al-N键的同时，增强Al、N与衬底表面原子混合，使薄膜与衬底附着性强；并且缓冲层的存在使得之后AlN薄膜能够同质生长，薄膜结晶质量好、晶格缺陷少。

具体实施方式