專利名稱：低位錯(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低位錯(cuò)氮化鎵(GaN)的生長(zhǎng)方法，屬于半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
GaN基LED具有節(jié)能、環(huán)保、冷光源、顯色指數(shù)高、響應(yīng)速度快、體積小和工作壽命長(zhǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，其作為新一代照明革命的綠色固體光源顯示出巨大的應(yīng)用潛力。目前藍(lán)寶石襯底是氮化物進(jìn)行異質(zhì)外延生長(zhǎng)最常用的襯底之一。由于藍(lán)寶石襯底和氮化物外延層之間存在很大晶格常數(shù)失配和熱膨脹系數(shù)差異，因此氮化物外延層中存在很大的殘余應(yīng)力和諸多晶體缺陷，影響了材料的晶體質(zhì)量，限制了器件光電性能的進(jìn)一步提尚。本發(fā)明通過對(duì)GaN外延層進(jìn)行處理，將位錯(cuò)集中的區(qū)域暴露出來，通過二氧化硅凝膠填充處理之后，位錯(cuò)集中區(qū)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(cuò)密度，提高外延材料的晶體質(zhì)量和均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低位錯(cuò)GaN的生長(zhǎng)方法，可有效降低外延GaN層的位錯(cuò)密度，提高外延材料的晶體質(zhì)量。本發(fā)明提供一種低位錯(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)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(jī)進(jìn)行甩膠處理；步驟4 采用高溫?zé)Y(jié)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?zé)Y(jié)，使六角微坑內(nèi)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(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)。其中步驟2中腐蝕液為KOH溶液，溫度為80°C，腐蝕時(shí)間為l_2min，或者腐蝕液的體積比為 H3PO4 = 3 1，溫度為260°C，腐蝕時(shí)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(jī)勻膠，勻膠的轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為k ； 再用甩膠機(jī)甩膠，甩膠的轉(zhuǎn)速為8000轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為20s。其中步驟4的高溫?zé)Y(jié)的溫度為600°C，使二氧化硅凝膠固化。其中步驟5的NaOH溶液的質(zhì)量比為30%，溫度為60°C，時(shí)間為l-5min。其中步驟6的高溫?zé)Y(jié)的溫度為1100-1300°C，使得六角微坑內(nèi)二氧化硅變成晶體，使其能在MOCVD中高溫生長(zhǎng)。


為使審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其目的，以下結(jié)合附圖及較佳具體實(shí)施例的詳細(xì)說明如后，其中圖1為本發(fā)明的基板示意圖；圖2為本發(fā)明在基板上形成六角微坑的示意圖；圖3為本發(fā)明在六角微坑中填充二氧化硅后的截面圖；圖4為本發(fā)明的外延氮化鎵材料的示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1至圖4所示，本發(fā)明提供一種低位錯(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)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(lán)寶石、Sic、Si、GaAS, GaN在襯底外延的材料可以是hP，GaAs, GaN、 A1N、InN, InGaN, AlGaN, AlInN, AlInGaN 等三元、四元 III-V 族和 IV-VI 族化合物半導(dǎo)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°C，腐蝕時(shí)間為l-2min，或者腐蝕液的體積比為 H3PO4 = 3 1，溫度為^0°C，腐蝕時(shí)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(cuò)，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(jī)進(jìn)行甩膠處理，所述甩膠處理的步驟為用甩膠機(jī)勻膠， 勻膠的轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為5s，使得膠能夠有一個(gè)初步分布；再用甩膠機(jī)甩膠，甩膠的轉(zhuǎn)速為8000轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為20s，這樣六角微坑20以為的膠會(huì)很薄。步驟4 采用高溫?zé)Y(jié)使氮化鎵模板11上的二氧化硅凝膠30固化，所述的高溫?zé)Y(jié)的溫度為600°C，使二氧化硅凝膠30固化。步驟5 用NaOH溶液處理，除去氮化鎵模板11上六角微坑20以外的二氧化硅凝膠30，所述的NaOH溶液的質(zhì)量比為30%，溫度為60°C，時(shí)間為l-5min。步驟6 再采用高溫?zé)Y(jié)，使六角微坑20內(nèi)的二氧化硅凝膠30變成晶體，所述的高溫?zé)Y(jié)的溫度為1100-1300°C，使得微坑內(nèi)二氧化硅變成晶體，使其能在MOCVD中高溫生長(zhǎng)，這樣就不會(huì)污染生長(zhǎng)室。步驟7 在處理后的氮化鎵模板11上外延氮化鎵材料40 (見圖4)，完成低位錯(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)，這里的 40 也可以是 InP、GaAs, GaN、A1N、InN、InGaN, AlGaN, AlInN、AlInGaN 等三元、四元III-V族和IV-VI族化合物半導(dǎo)體。因?yàn)樵谔幚砗蟮牡壞０?1上，原來腐蝕后露出的位錯(cuò)，就是六角微坑20都被填死了，再外延氮化鎵材料40的時(shí)候原來模板11 上的位錯(cuò)是不會(huì)延續(xù)下去的。就會(huì)得到低位錯(cuò)的氮化鎵材料40。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種低位錯(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)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(jī)進(jìn)行甩膠處理；步驟4 采用高溫?zé)Y(jié)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?zé)Y(jié)，使六角微坑內(nèi)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(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低位錯(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)方法，其中步驟2中腐蝕液為KOH溶液， 溫度為80°C，腐蝕時(shí)間為l-2min，或者腐蝕液的體積比SH2SO4 H3PO4 = 3 1，溫度為 260°C，腐蝕時(shí)間為4-8min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低位錯(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)方法，其中步驟2的六角微坑的深度小于氮化鎵模板的深度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低位錯(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)方法，其中步驟3中甩膠處理為用甩膠機(jī)勻膠，勻膠的轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/min，時(shí)間為k ；再用甩膠機(jī)甩膠，甩膠的轉(zhuǎn)速為8000轉(zhuǎn)/ min，時(shí)間為20s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低位錯(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)方法，其中步驟4的高溫?zé)Y(jié)的溫度為 6000C，使二氧化硅凝膠固化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低位錯(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)方法，其中步驟5的NaOH溶液的質(zhì)量比為30%，溫度為60°C，時(shí)間為l-5min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低位錯(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)方法，其中步驟6的高溫?zé)Y(jié)的溫度為 1100-1300°C，使得六角微坑內(nèi)二氧化硅變成晶體，使其能在MOCVD中高溫生長(zhǎng)。
全文摘要
一種低位錯(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)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(jī)進(jìn)行甩膠處理；步驟4采用高溫?zé)Y(jié)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?zé)Y(jié)，使六角微坑內(nèi)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(cuò)氮化鎵的生長(zhǎng)。
文檔編號(hào)C30B29/40GK102409406SQ20111033279
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者劉喆, 吳奎, 李晉閩, 王軍喜, 閆建昌, 魏同波 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所