[發明專利]大面積制作納米氮化鎵圖形襯底的方法

無效

• 申請號: 201210093603.1
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102610716A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 孫波;趙麗霞;伊曉燕;劉志強;魏學成;王國宏
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/20;B82Y40/00
• 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

本發明屬于半導體照明技術領域，特別是指用來一種大面積制作納米氮化鎵圖形襯底的方法

背景技術

氮化鎵材料是第三代半導體材料，禁帶寬度為3.4ev，由于它的性質穩定，又是波長位于藍紫光的直接帶隙發光材料，因此是制造藍紫光發光二極管(LED)，高遷移率晶體管的材料，國家半導體照明把氮化鎵材料列為中心。目前氮化鎵發光二極管材料生長采用的是異質外延結構，即氮化鎵薄膜材料生長在異質襯底上，例如硅、藍寶石等。但是這種異質外延的方式由于襯底材料和氮化鎵材料的晶格不匹配，而導致大量的缺陷存在，從而降低氮化鎵材料的材料質量。雖然采用諸如圖形化的藍寶石來解決材料質量問題，但是這沒有從根本上解決晶格失配的問題。本發明采用的是大面積制作氮化鎵納米圖形襯底來解決晶格的匹配問題，從而降低材料應力，提高材料質量。氮化鎵納米圖形襯底由于同外延的氮化鎵材料是同質，不但晶格是相互匹配的，同時納米圖形之間的縫隙是釋放應力的強有力的通道。目前制作氮化鎵納米圖形有相關的一些方法，這些方法不是存在著圖形的制作工藝復雜，成本昂貴，就是不能大面積制作氮化鎵納米圖形。本發明制作氮化鎵納米圖形不但工藝簡單，成本便宜，而且尺寸可調節，能大面制作，可以實現工業化生產。

發明內容

本發明的目的在于，一種大面積制作納米氮化鎵圖形襯底的方法，其可實現低成本，大面積，可工業化生產納米圖形襯底，進而提高氮化鎵材料的材料質量。

本發明提供一種大面積制作納米氮化鎵圖形襯底的方法，包括以下步驟：

步驟1：取一襯底；

步驟2：在襯底上外延生長GaN緩沖層和n-GaN層；

步驟3：在n-GaN層上生長中間層；

步驟4：在中間層上生長納米圖形層；

步驟5：采用等離子體刻蝕的方法，刻蝕中間層，刻蝕深度到達n-GaN層的表面；

步驟6：采用等離子體刻蝕的方法，刻蝕n-GaN層，刻蝕深度小于n-GaN層的厚度，完成圖形襯底的制備。

其中襯底的材料為硅、藍寶石或氮化鎵，襯底的表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形。

其中中間層是采用等離子增強氣相沉積的方法生長的，該中間層的材料為SiO₂或者Si₃N₄。

其中納米圖形層是采用電子束蒸鍍傾斜生長的，納米圖形層的材料為Ni、Cr、Ag或Au，或及其組合物。

其中襯底上的納米氮化鎵圖形的橫向尺寸為10-300nm。

其中襯底上的納米氮化鎵圖形的形狀為矩形、圓形、菱形或多邊形。

其中襯底上的納米氮化鎵圖形的排列是周期排列或自組裝排列。

本發明的有益效果是：

本發明的一種大面積制作納米氮化鎵圖形襯底的方法，其可實現低成本，大面積，可工業化生產納米圖形襯底，進而提高氮化鎵材料的材料質量。

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1-5是本發明的工藝流程圖。

具體實施方式

請參閱圖1-5所示，本發明提供一種大面積制作納米氮化鎵圖形襯底的方法，包括以下步驟：

步驟1：取一襯底10(參閱圖1)，其中襯底10的材料為硅、藍寶石或氮化鎵，襯底10的表面是平面或微圖形PSS，或者納米圖形。

步驟2：在襯底10上外延生長GaN緩沖層11和n-GaN層12(參閱圖1)，其中GaN緩沖層11為1-3um，n-GaN層12的厚度為2-4um。GaN緩沖層11生長采用低溫生長的方式，保證在GaN和沉底材料的較好的應力緩沖和釋放。同時實現的生長n-GaN層12質量較好。這是實現大面積制作納米氮化鎵圖形襯底制作的重要的工藝步驟。

步驟3：在n-GaN層12上生長中間層13(參閱圖2)，其中中間層13是采用等離子增強氣相沉積的方法生長的，該中間層13的材料為SiO₂或者Si₃N₄。SiO₂或者Si₃N₄是一種抗刻蝕能力較強的掩膜，通過圖形化的轉移技術，它能實現形貌完整的圖形轉移。SiO₂或者Si₃N₄圖形化的掩膜是實現大面積制作納米氮化鎵圖形襯底制作的關鍵工藝。