[發明專利]低位錯氮化鎵的生長方法

無效

• 申請號: 201110332793.3
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102409406A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 吳奎;魏同波;閆建昌;劉喆;王軍喜;李晉閩
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: C30B29/38
• 分類號: C30B29/38;C30B29/40;C30B25/18
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明涉及一種低位錯氮化鎵(GaN)的生長方法，屬于半導體材料生長領域。

背景技術

GaN基LED具有節能、環保、冷光源、顯色指數高、響應速度快、體積小和工作壽命長等突出優點，其作為新一代照明革命的綠色固體光源顯示出巨大的應用潛力。

目前藍寶石襯底是氮化物進行異質外延生長最常用的襯底之一。由于藍寶石襯底和氮化物外延層之間存在很大晶格常數失配和熱膨脹系數差異，因此氮化物外延層中存在很大的殘余應力和諸多晶體缺陷，影響了材料的晶體質量，限制了器件光電性能的進一步提高。

本發明通過對GaN外延層進行處理，將位錯集中的區域暴露出來，通過二氧化硅凝膠填充處理之后，位錯集中區域被二氧化硅凝膠屏蔽，在處理后的模板上接著外延GaN，可有效降低外延GaN層的位錯密度，提高外延材料的晶體質量和均勻性。

發明內容

本發明的目的是提供一種低位錯GaN的生長方法，可有效降低外延GaN層的位錯密度，提高外延材料的晶體質量。

本發明提供一種低位錯氮化鎵的生長方法，包括如下步驟：

步驟1：取一基板，該基板包括一襯底和制作在其上的氮化鎵模板；

步驟2：用腐蝕液腐蝕氮化鎵模板的表面，在氮化鎵模板的表面形成六角微坑；

步驟3：在具有六角微坑的氮化鎵模板的表面涂覆二氧化硅凝膠，將六角微坑覆蓋，用甩膠機進行甩膠處理；

步驟4：采用高溫燒結使氮化鎵模板上的二氧化硅凝膠固化；

步驟5：用NaOH溶液處理，除去氮化鎵模板11上微坑以外的二氧化硅凝膠；

步驟6：再采用高溫燒結，使六角微坑內的二氧化硅凝膠變成晶體；

步驟7：在處理后的氮化鎵模板上外延氮化鎵材料，完成低位錯氮化鎵的生長。

其中步驟2中腐蝕液為KOH溶液，溫度為80℃，腐蝕時間為1-2min，或者腐蝕液的體積比為H₂SO₄∶H₃PO₄＝3∶1，溫度為260℃，腐蝕時間為4-8min。

其中步驟2的六角微坑的深度小于氮化鎵模板的深度。

其中步驟3中甩膠處理為：用甩膠機勻膠，勻膠的轉速為500轉/min，時間為5s；再用甩膠機甩膠，甩膠的轉速為8000轉/min，時間為20s。

其中步驟4的高溫燒結的溫度為600℃，使二氧化硅凝膠固化。

其中步驟5的NaOH溶液的質量比為30％，溫度為60℃，時間為1-5min。

其中步驟6的高溫燒結的溫度為1100-1300℃，使得六角微坑內二氧化硅變成晶體，使其能在MOCVD中高溫生長。

附圖說明

為使審查員能進一步了解本發明的結構、特征及其目的，以下結合附圖及較佳具體實施例的詳細說明如后，其中：

圖1為本發明的基板示意圖；

圖2為本發明在基板上形成六角微坑的示意圖；

圖3為本發明在六角微坑中填充二氧化硅后的截面圖；

圖4為本發明的外延氮化鎵材料的示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1至圖4所示，本發明提供一種低位錯氮化鎵的生長方法，包括如下步驟：

步驟1：取一基板，該基板包括一襯底10和制作在其上的氮化鎵模板11(見圖1)，這里的襯底可以是藍寶石、SiC、Si、GaAS、GaN在襯底外延的材料可以是InP，GaAs，GaN、AlN、InN、InGaN、AlGaN、AlInN、AlInGaN等三元、四元III-V族和IV-VI族化合物半導體。

步驟2：用腐蝕液腐蝕氮化鎵模板11的表面，在氮化鎵模板11的表面形成六角微坑20(見圖2)，該腐蝕液為KOH溶液，溫度為80℃，腐蝕時間為1-2min，或者腐蝕液的體積比為H₂SO₄∶H₃PO₄＝3∶1，溫度為260℃，腐蝕時間為4-8min，所述六角微坑20的深度小于氮化鎵模板11的深度；使得氮化鎵模板11表面的絕大部分位錯，就是六角微坑20都露出來。

步驟3：在具有六角微坑20的氮化鎵模板11的表面涂覆二氧化硅凝膠30(見圖3)，將六角微坑20覆蓋，用甩膠機進行甩膠處理，所述甩膠處理的步驟為：用甩膠機勻膠，勻膠的轉速為500轉/min，時間為5s，使得膠能夠有一個初步分布；再用甩膠機甩膠，甩膠的轉速為8000轉/min，時間為20s，這樣六角微坑20以為的膠會很薄。