[发明专利]一种铪基AlN厚膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铪基AlN厚膜及其制备方法，包括：在铪衬底层的侧面和下表面沉积SiC保护层；对沉积完所述SiC保护层的所述铪衬底层进行超声清洗；对完成超声清洗的所述铪衬底层进行退火得到α晶型铪衬底层；在所述α晶型铪衬底层的上表面低温溅射生长AlN保护层；在所述AlN保护层的上表面生长AlN溅射退火层；在所述AlN溅射退火层上表面生长HVPE‑AlN层。本铪基AlN厚膜的制备方法可极大地减少了前期生长过程中AlN与铪衬底层之间的界面化合反应，使铪衬底层在高温下不与空气中的氧气和氮气反应，具有高长速和低成本的优势。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种铪基AlN厚膜及其制备方法。

背景技术

近年来，制备低位错密度的AlN厚膜材料是开发深空日盲区紫外探测器，紫外光通讯器件，深紫外LED器件的基础。但是由于制备AlN单晶设备昂贵，AlN单晶的大尺寸技术尚不成熟，所以现有技术中的AlN一般都是在蓝宝石、硅、碳化硅等衬底上进行异质外延。但是，这些异质外延衬底与AlN薄膜间存在巨大的晶格失配与热失配，这在一定程度上限制了AlN材料质量的提升。

对于已经广泛应用蓝宝石、碳化硅和硅等衬底，金属铪(Hf)是最有潜在应用价值的材料之一，因为Hf与AlN材料均具有六方密堆积(hcp)结构，并且Hf的c轴晶格常数与AlN材料的晶格常数仅仅相差1.3％。金属铪(Hf)存在α和β两种晶型，α型具有极高的熔点，是现有科学已知的最高熔点金属，同时还具有极强的耐腐蚀耐辐照性能，可以助力AlN深紫外光电子器件走向未来深空复杂环境。在金属铪衬底上外延AlN厚膜的另一个优点在于铪衬底可以作为固态电子垂直器件的下侧接触电极。

虽然金属铪衬底上的外延AlN厚膜拥有上述优点，但因为AlN外延生长困难，铪衬底并不是AlN厚膜异质外延的实际候选材料，这与现在大规模使用的高温金属有机化学气相沉积法(HT-MOCVD)在1250℃以上的高温环境下生长AlN材料过程中，氮气与金属铪显著界面反应有关，导致了异质外延衬底上AlN厚膜的质量不高。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种铪基AlN厚膜及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的一个实施例提供了一种铪基AlN厚膜的制备方法，包括：

在铪衬底层的侧面和下表面沉积SiC保护层；

对沉积完所述SiC保护层的所述铪衬底层进行超声清洗；

对完成超声清洗的所述铪衬底层进行退火得到α晶型铪衬底层；

在所述α晶型铪衬底层的上表面低温溅射生长AlN保护层，所述低温范围为50～70℃；

在所述AlN保护层的上表面生长AlN溅射退火层；

在所述AlN溅射退火层上表面生长HVPE-AlN层。

在本发明的一个实施例中，所述SiC保护层的厚度大于且等于400nm。

在本发明的一个实施例中，对完成超声清洗的所述铪衬底层进行退火得到α晶型铪衬底层，包括：

利用低温脉冲物理气相沉积法对所述铪衬底层进行退火得到所述α晶型铪衬底层。

在本发明的一个实施例中，所述AlN保护层的厚度为200～500nm。

在本发明的一个实施例中，在所述AlN保护层的上表面生长AlN溅射退火层，包括：

利用磁控溅射物理沉积法在所述AlN保护层的上表面沉积溅射AlN层；

对所述溅射AlN层进行高温退火得到所述AlN溅射退火层，所述高温范围为1580～1750℃。