[发明专利]具有非极性、半极性面的图形蓝宝石衬底、可见光通信光源及其制备方法

权利要求书

1.一种具有非极性、半极性面的可见光通信光源的制备方法，其步骤包括：

(1)选用r面蓝宝石衬底，采用PECVD技术在蓝宝石衬底上生长一介质层SiO₂，形成基片；

(2)在上述基片上旋涂一层反转光刻胶，将光栅光刻图形结构显影在光刻胶上；

(3)利用电子束蒸发技术，蒸镀一层Ni金属膜作为掩膜，将镀膜后的样品置于丙酮溶液中浸泡，并辅以超声清洗，将未曝光区域的Ni层随着光刻胶层一并去除；

(4)采用RIE技术，以金属Ni光栅为掩膜，通入CHF₃和O₂的混合气体，各向异性刻蚀氧化硅介质层，将光栅结构转移至氧化硅介质薄膜层上，此时的光栅结构与原有设计模板的规格一致；

(5)采用ICP技术，以介质层光栅为掩模，通入Cl₂和Ar的混合气体，各向异性刻蚀蓝宝石形成台阶状结构，刻蚀过程中将台阶侧壁的角度优化至生长面角度；

(6)采用PECVD技术生长一层外延阻挡层，在上述蓝宝石台阶的顶面、一侧侧壁及与该侧壁相连的底面上形成外延阻挡层；

(7)采用金属有机物化学气相沉积设备，在台阶状的蓝宝石衬底的与生长面角度相同的侧壁上进行选择性外延，采用两步法沿着蓝宝石侧壁进行C面GaN的生长，具体为：先采用低温生长GaN层，温度范围500-650℃，镓源流量设置为70-80sccm，氨气流量设置为5000-15000sccm；再采用高温生长剩余厚度的GaN层，镓源流量和氨气流量为低温生长阶段的2-3倍，在低温生长GaN层外延表面超过台阶顶面500nm-2μm的空间范围内切换为高温外延工艺，高温生长GaN层的镓源流量设置为190-230sccm，氨气流量设置为25000-35000sccm，经过2-3μm的生长后GaN层合并成膜；

(8)采用金属有机化合物化学气相沉积法外延后续的缓冲GaN层、N型GaN层、In_xGa_1-xN/GaN多量子阱层、电子阻挡层、p型GaN层，形成外延片；

(9)在上述外延片上旋涂光刻胶以作紫外曝光用；

(10)金属电极层采用PVD设备溅射Ni\Au膜，将镀膜后的样品中丙酮溶液中浸泡5分钟左右，并辅以超声清洗，将未曝光区域的Ni/Au层随着光刻胶层一并去除；

(11)采用快速退火炉进行高温热处理，氧气环境下退火，形成欧姆接触，获得非极性、半极性面的可见光通信光源。

2.根据权利要求1所述的具有非极性、半极性面的可见光通信光源的制备方法，其特征在于：在高温生长GaN层的过程中，在载气中加入100-1000sccm流量的硅烷。

3.根据权利要求1所述的具有非极性、半极性面的可见光通信光源的制备方法，其特征在于：步骤（5）中所述台阶侧壁与台阶底部的夹角为75.09°±5%。

4.根据权利要求1所述的具有非极性、半极性面的可见光通信光源的制备方法，其特征在于：步骤（6）中所述外延阻挡层为氧化硅、三氧化二铝或氮化硅，所述外延阻挡层厚度为200-500nm。

5.根据权利要求1所述的具有非极性、半极性面的可见光通信光源的制备方法，其特征在于：所述蓝宝石台阶的底部宽度为1μm-5μm，周期为2μm-10μm，台阶高度为500nm-2μm。

6.根据权利要求1所述的具有非极性、半极性面的可见光通信光源的制备方法，其特征在于：所述In_xGa_1-xN/GaN多量子阱层的周期数为10~15个，所述x范围：0 ≤ x ≤ 0.8，发光波长在365 ~600 nm范围，p型GaN层的厚度300~500 nm，n型GaN层的厚度1.5 ~ 3 µm。