[发明专利]ICP刻蚀GaN基多量子阱制备纳米阵列图形的方法

权利要求书

1.ICP刻蚀GaN基多量子阱制备纳米阵列图形的方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1：取一衬底，衬底的材料为硅、蓝宝石或氮化镓，衬底的表面为平整面、平面上设有微图形PSS或者纳米图形；

步骤2：在衬底依次外延生长GaN缓冲层，n型GaN层、InGaN/GaN量子阱层和P型GaN,形成初步的GaN基片；衬底依次采用金属有机物化学气相法沉积方法外延生长，其中Ga源、In源和N源分别为三甲基镓、三甲基铟和液氨；量子阱层是交替生长的铟镓氮/氮化镓，量子阱层整个厚度约50nm-200nm，周期数为2-10；

步骤3：在GaN基片上采用PVD进行蒸镀金属层；其中金属蒸镀材料为Ni、Ag、Au或其组合物；

步骤4：对蒸镀生长金属层的基片进行高温退火，GaN基片上金属层形成纳米球状金属小颗粒图形；

步骤5：以纳米球状金属小颗粒图形做掩模，利用ICP刻蚀工艺，刻蚀GaN基片直至n型GaN层或部分n型GaN层；纳米球状金属小颗粒尺寸为40-200nm，其图形的形状为矩形、圆形、菱形或多边形；

以纳米球状金属小颗粒图形层作掩模，采用两步法ICP刻蚀技术，刻蚀基片上p型GaN层、InGaN/GaN量子阱层、部分n型GaN层，形成纳米圆柱图形结构；

步骤6：用配比酸类溶液清洗刻蚀后图形结构,去除图形结构表面的金属颗粒。

2.如权利要求1所述的ICP刻蚀GaN基多量子阱制备纳米柱图形的方法，其特征是ICP刻蚀工艺为两步法ICP干法刻蚀工艺，分别经过高电压短时间大气流和低电压长时间小气流的两个连续步骤；所述两步法ICP刻蚀气体均为Cl₂和BCl₃混和气体，第一步先进行高电压短时间大气流偏重物理过程的刻蚀，第二步进行低电压长时间小气流偏化学过程的刻蚀，刻蚀基片直至部分n型GaN层；其中每一步刻蚀时间、气体流量、腔体气压、DC偏压以及ICP功率都是影响GaN纳米圆柱质量的至关重要的因素；

第一步工艺条件设置如下：

Cl₂和BCl₃流量分别为45±20sccm和8±2sccm，腔体气压：10±2mTorr，DC偏压：300±40V(RF功率30±5w），ICP功率：300±40W（频率13.56MHz），刻蚀时间：30±4秒；

第二步工艺设置如下：

Cl₂和BCl₃流量分别为24±4sccm和4±2sccm；腔体气压：6mTorr，DC偏压：60±20V（RF功率10±2w），ICP功率：600±20W（频率13.56MHz），刻蚀时间：8分钟；两步ICP刻蚀工艺刻蚀总深度500nm。

3.如权利要求1所述的ICP刻蚀GaN基多量子阱制备纳米柱图形的方法，其特征是所述采用PVD金属蒸镀后的基片在高温高纯度氮气环境下进行退火，形成金属 纳米颗粒；针对Ni膜，通过调节退火温度500-550℃、退火时间5-20min；其中退火时间以及金属层厚度可以对金属小颗粒尺寸进行调控，形成纳米图形层。

4.如权利要求1所述的ICP刻蚀GaN基多量子阱制备纳米柱图形的方法，其特征是配比酸性溶液为盐酸或者硝酸。