[發明專利]HVPE方法生長氮化鎵膜中的SiO2納米掩膜及方法

有效

• 申請號: 200810040201.9
• 申請日: 2008-07-04
• 公開（公告）號: CN101320686A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 王新中;于廣輝;林朝通;曹明霞;鞏航;齊鳴;李愛珍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 潘振黡

技術領域

本發明涉及一種氫化物氣相外延(HVPE)方法生長氮化鎵(GaN)膜中的SiO₂納米粒子點陣掩膜及制備方法。旨在提高外延生長的GaN材料質量，屬于GaN膜的制備領域。

背景技術

GaN材料具備高發光效率、高熱導率、耐高溫、抗輻射、耐酸堿、高強度和高硬度等優良特性，近年來作為世界上最先進的半導體材料而備受矚目，可制成高效藍、綠、紫、白色發光二極管和激光器，GaN得到了更多的應用和關注。然而目前GaN仍依靠Al₂O₃、GaAs，SiC，Si等異質襯底，由于它們與GaN材料的晶格失配和熱膨脹失配系數都很大，在外延的GaN材料中，不可避免地存在較大的應力和較高的位錯密度，大大地降低了GaN器件的性能和壽命。GaN在高溫生長時氮的離解壓很高，很難得到大尺寸的GaN體單晶，但HVPE生長速率高、設備簡單、制備成本低，近年來被公認為最有前途的生長GaN自支撐襯底技術，因而吸引了國內外研究人員的廣泛興趣。此前人們采用這種方法已經成功地制備出了厚膜GaN襯底【R.J.Molnar?et?al.J.Cryst.Growth，V178，147，1997】，但高位錯密度、發光特性較差、極易裂解等問題仍困擾著自支撐襯底技術的發展，為此，人們進行了很多探索研究。其中包括典型的橫向外延過生長(ELOG)技術【T.S.Zheleva?et?al.Appl.Phys.Lett.，V78，772，2001】，使缺陷密度降低了3～4個數量級，達到＜10⁶cm^-2。日立公司采用Void-Assisted?Separation(VAS)技術即在GaN?template上形成多孔網狀的TiN薄膜【Yuichi?OSHIMA?et?al.Jpn.J.Appl.Phys.V?42，L1，2003】，從而使得缺陷密度降低到5×10⁶cm^-2并有效實現了剝離。此外還有很多降低位錯密度的方法但都是類似于橫向外延過生長(ELOG)技術，但大都需要光刻等工藝，過程復雜且成本較高，并且傳統的光刻方法很難制備獲得納米尺度的掩膜結構。另一方面，Benliang?Lei等人已采用AAO作為掩膜，提高外延層質量【Benliang?Lei?et?al.Electronical?and?Solid-state?Letters，9(7)G242-G244，2006】，但由于非晶Al₂O₃在高溫下會變化為化學非常穩定的α-Al₂O₃，GaN可能會直接在其表面直接外延生長，從而影響橫向過生長的質量。同時SiO₂介質在在傳統的GaN材料的橫向外延過生長中被廣泛采用，是一種十分理想的掩膜，本發明擬HVPE生長GaN膜中，采用SiO₂納米粒子點陣作為微區掩膜來降低材料生長缺陷密度則是一種新穎且效果顯著的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氫化物氣相外延(HVPE)方法生長GaN材料中SiO₂納米粒子點陣掩膜及制備方法。

本發明提供的氫化物氣相外延生長氮化鎵膜中的二氧化硅納米點陣掩膜，其特征在于所述的氧化硅納米點陣作為GaN橫向外延過生長的掩膜，它是沉積在規則的網狀多孔陽極氧化鋁薄膜上；然后用酸溶液去除網狀多孔陽極氧化鋁薄膜；所述的網狀多孔陽極氧化鋁薄膜是由沉積在作為模板的GaN外延層上蒸發的金屬鋁薄層，經電化學腐蝕和酸性溶液浸泡形成的。

所述的二氧化硅納米點陣掩膜厚度為3-10nm。