[發明專利]一種橫向有序GaN微米線陣列及其制備方法

有效

• 申請號: 201910249708.3
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109979803B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 宋偉東;孫一鳴;李述體;羅幸君;張業龍;陳釗;高妍;郭月;王波;張弛;陳浩;曾慶光
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C23C16/30;C23C16/513;C30B23/02;C30B29/40;C30B29/64;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚曉欣

1.一種橫向有序GaN微米線陣列的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(A)在襯底(1)上形成掩膜層(2)；

(B)在掩膜層(2)上刻蝕形成圖案，將圖案刻蝕形成凹槽；

(C)在凹槽內生長出橫向有序GaN微米線陣列；

光刻過程為：

(i)將具有掩膜層(2)的襯底(1)用勻膠機進行勻膠，然后在80-120℃烘10-20min；

(ii)置于紫外曝光機進行曝光，曝光參數為：紫外光功率5-15mW、曝光時間為10-20s；

(iii)置于顯影液中浸泡，顯影1-5min；取出后于90-110℃進行堅膜10-20min；

(iv)接著浸入BOE溶液中1-5min，取出并清洗3-10min，去除光刻膠；

其中，采用外延生長工藝，在倒梯形凹槽兩側壁生長出GaN微米線(4)的下部(3)，其中三甲基鎵、三甲基鋁和氨氣分別作為鎵源、鋁源和氮源，氮氣作為載氣；生長GaN微米線(4)的下部(3)的過程：(a)在800-850℃下在襯底(1)上沉積30-80nm的AlN插入層；(b)隨后在300-500mbar的壓力、1000-1050℃的溫度下生長GaN微米線陣列，三甲基鎵和氨氣的流量分別為40-80sccm和2000-3500sccm；

接著，生長GaN微米線(4)的上部的過程：降低反應室壓強至常壓，三甲基鎵和氨氣流量分別調節至20-30sccm和4000-6000sccm，升高反應室溫度至1080-1150℃，GaN微米線(4)的上部生長在GaN微米線(4)的下部(3)上并結合在一起；

步驟(B)中在掩膜層(2)上光刻形成圖案，將圖案通過濕法刻蝕形成凹槽；

所述圖案為條形圖案，所述凹槽的截面呈倒梯形；

其中襯底(1)和GaN微米線陣列，GaN微米線(4)的軸向與襯底(1)所處的平面的夾角不超過5°；

單根GaN微米線(4)的上部的截面呈三角形，GaN微米線(4)的下部(3)的截面呈兩個三角形，單根GaN微米線(4)的上部和下部結合在一起或者生長在一起，單根GaN微米線的上部的截面三角形的底邊邊長等于GaN微米線的下部截面的兩個三角形與其上部接觸的邊長之和；

所述條形圖案的寬為1-20μm，長度為10-30000μm；

條形圖案之間的間距為1-20μm；

所述襯底(1)為n型(100)或者p型(100)硅襯底，電阻率為5-1000Ω·cm，厚度為300-430μm；所述掩膜層(2)為氧化硅掩膜層，厚度為100-300nm。