[发明专利]低位错氮化镓的生长方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低位错氮化镓(GaN)的生长方法，属于半导体材料生长领域。

背景技术

GaN基LED具有节能、环保、冷光源、显色指数高、响应速度快、体积小和工作寿命长等突出优点，其作为新一代照明革命的绿色固体光源显示出巨大的应用潜力。

目前蓝宝石衬底是氮化物进行异质外延生长最常用的衬底之一。由于蓝宝石衬底和氮化物外延层之间存在很大晶格常数失配和热膨胀系数差异，因此氮化物外延层中存在很大的残余应力和诸多晶体缺陷，影响了材料的晶体质量，限制了器件光电性能的进一步提高。

本发明通过对GaN外延层进行处理，将位错集中的区域暴露出来，通过二氧化硅凝胶填充处理之后，位错集中区域被二氧化硅凝胶屏蔽，在处理后的模板上接着外延GaN，可有效降低外延GaN层的位错密度，提高外延材料的晶体质量和均匀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种低位错GaN的生长方法，可有效降低外延GaN层的位错密度，提高外延材料的晶体质量。

本发明提供一种低位错氮化镓的生长方法，包括如下步骤：

步骤1：取一基板，该基板包括一衬底和制作在其上的氮化镓模板；

步骤2：用腐蚀液腐蚀氮化镓模板的表面，在氮化镓模板的表面形成六角微坑；

步骤3：在具有六角微坑的氮化镓模板的表面涂覆二氧化硅凝胶，将六角微坑覆盖，用甩胶机进行甩胶处理；

步骤4：采用高温烧结使氮化镓模板上的二氧化硅凝胶固化；

步骤5：用NaOH溶液处理，除去氮化镓模板11上微坑以外的二氧化硅凝胶；

步骤6：再采用高温烧结，使六角微坑内的二氧化硅凝胶变成晶体；

步骤7：在处理后的氮化镓模板上外延氮化镓材料，完成低位错氮化镓的生长。

其中步骤2中腐蚀液为KOH溶液，温度为80℃，腐蚀时间为1-2min，或者腐蚀液的体积比为H₂SO₄∶H₃PO₄＝3∶1，温度为260℃，腐蚀时间为4-8min。

其中步骤2的六角微坑的深度小于氮化镓模板的深度。

其中步骤3中甩胶处理为：用甩胶机匀胶，匀胶的转速为500转/min，时间为5s；再用甩胶机甩胶，甩胶的转速为8000转/min，时间为20s。

其中步骤4的高温烧结的温度为600℃，使二氧化硅凝胶固化。

其中步骤5的NaOH溶液的质量比为30％，温度为60℃，时间为1-5min。

其中步骤6的高温烧结的温度为1100-1300℃，使得六角微坑内二氧化硅变成晶体，使其能在MOCVD中高温生长。

附图说明

为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：

图1为本发明的基板示意图；

图2为本发明在基板上形成六角微坑的示意图；

图3为本发明在六角微坑中填充二氧化硅后的截面图；

图4为本发明的外延氮化镓材料的示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图4所示，本发明提供一种低位错氮化镓的生长方法，包括如下步骤：

步骤1：取一基板，该基板包括一衬底10和制作在其上的氮化镓模板11(见图1)，这里的衬底可以是蓝宝石、SiC、Si、GaAS、GaN在衬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族化合物半导体。

步骤2：用腐蚀液腐蚀氮化镓模板11的表面，在氮化镓模板11的表面形成六角微坑20(见图2)，该腐蚀液为KOH溶液，温度为80℃，腐蚀时间为1-2min，或者腐蚀液的体积比为H₂SO₄∶H₃PO₄＝3∶1，温度为260℃，腐蚀时间为4-8min，所述六角微坑20的深度小于氮化镓模板11的深度；使得氮化镓模板11表面的绝大部分位错，就是六角微坑20都露出来。

步骤3：在具有六角微坑20的氮化镓模板11的表面涂覆二氧化硅凝胶30(见图3)，将六角微坑20覆盖，用甩胶机进行甩胶处理，所述甩胶处理的步骤为：用甩胶机匀胶，匀胶的转速为500转/min，时间为5s，使得胶能够有一个初步分布；再用甩胶机甩胶，甩胶的转速为8000转/min，时间为20s，这样六角微坑20以为的胶会很薄。