[发明专利]在特定的蓝宝石图形衬底上制备高质量GaN基材料的方法

摘要

本发明公开了一种在特定的蓝宝石图形衬底上制备高质量GaN基材料的方法，该方法通过采用湿法腐蚀技术获得特定图形结构的蓝宝石衬底，然后在其上采用搭桥外延生长技术沉积GaN搭桥外延层，并沉积所需的器件结构层。本发明克服现有的ELOG和CE的技术制备的外延材料的晶格取向倾斜问题，同时也克服了CE技术原材料浪费的弊端，不仅简单易行、避免衬底污染和损伤，同时还降低了GaN基外延层中的穿透位错密度，并避免了晶格取向倾斜。

主权项

1、一种在特定的蓝宝石图形衬底上制备高质量GaN基材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采用等离子增强的化学气相淀积技术在C面蓝宝石上蒸镀厚度为100～500nm的二氧化硅掩膜层；2)利用光刻技术在该蒸镀了二氧化硅掩膜层的C面蓝宝石上光刻出沿[1120]方向的条形二氧化硅掩膜图形，该二氧化硅掩膜层条纹图形的长度为15～100mm，宽度为1～20μm，窗口区域宽度为1～50μm；3)将此衬底放入由体积比为1～100∶1的硫酸和磷酸混合而成的腐蚀液中，采用温控炉加热，在200～500℃腐蚀1～10小时；4)取出衬底，用去离子水冲洗干净，然后将此衬底放入由体积比为1～100∶1的去离子水与氢氟酸配制而成的氢氟酸溶液中，腐蚀1～1000秒；5)取出衬底，再用去离子水冲洗1～100分钟，得到清洁的蓝宝石图形衬底。该蓝宝石图形衬底的台面与槽状条纹图形周期性地相邻，槽状条纹在C面取向的蓝宝石衬底上沿[1120]方向，沟槽的形状为三角形状，沟槽的宽度为1μm～50μm，其长度为1mm～10cm，台面条纹的台面宽度为1μm～20μm，其长度为1mm～10cm，其深度为0.8～10μm，沟槽的三角形截面对应的晶面为蓝宝石的R面或{1-10k}面，组成三角形的两个晶面为相同的晶面或属于{1-10k}的两个不同的晶面，其中整数k＝2～6；6)采用金属有机化学气相沉积技术在900～1200℃对蓝宝石图形衬底进行处理；7)降低衬底温度到低温成核层的生长温度400～650℃，生长10～100nm的低温成核层；8)对该低温成核层在900～1200℃进行退火2～60分钟，退火后在此温度生长2μm以上的搭桥外延层，之后在其上淀积所需的器件结构层。