专利名称：低位错氮化镓的生长方法
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尚。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勻性。
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°C，腐蚀时间为l_2min，或者腐蚀液的体积比为 H3PO4 = 3 1，温度为260°C，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勻胶，勻胶的转速为500转/min，时间为k ； 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°C，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°C，时间为l-5min。其中步骤6的高温烧结的温度为1100-1300°C，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。
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。
具体实施例方式请参阅图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°C，腐蚀时间为l-2min，或者腐蚀液的体积比为 H3PO4 = 3 1，温度为^0°C，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勻胶， 勻胶的转速为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。步骤4 采用高温烧结使氮化镓模板11上的二氧化硅凝胶30固化，所述的高温烧结的温度为600°C，使二氧化硅凝胶30固化。步骤5 用NaOH溶液处理，除去氮化镓模板11上六角微坑20以外的二氧化硅凝胶30，所述的NaOH溶液的质量比为30%，温度为60°C，时间为l-5min。步骤6 再采用高温烧结，使六角微坑20内的二氧化硅凝胶30变成晶体，所述的高温烧结的温度为1100-1300°C，使得微坑内二氧化硅变成晶体，使其能在MOCVD中高温生长，这样就不会污染生长室。步骤7 在处理后的氮化镓模板11上外延氮化镓材料40 (见图4)，完成低位错氮化镓的生长，这里的 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族化合物半导体。因为在处理后的氮化镓模板11上，原来腐蚀后露出的位错，就是六角微坑20都被填死了，再外延氮化镓材料40的时候原来模板11 上的位错是不会延续下去的。就会得到低位错的氮化镓材料40。以上所述，仅为本发明中的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一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。
2.根据权利要求1所述的低位错氮化镓的生长方法，其中步骤2中腐蚀液为KOH溶液， 温度为80°C，腐蚀时间为l-2min，或者腐蚀液的体积比SH2SO4 H3PO4 = 3 1，温度为 260°C，腐蚀时间为4-8min。
3.根据权利要求1所述的低位错氮化镓的生长方法，其中步骤2的六角微坑的深度小于氮化镓模板的深度。
4.根据权利要求1所述的低位错氮化镓的生长方法，其中步骤3中甩胶处理为用甩胶机勻胶，勻胶的转速为500转/min，时间为k ；再用甩胶机甩胶，甩胶的转速为8000转/ min，时间为20s。
5.根据权利要求1所述的低位错氮化镓的生长方法，其中步骤4的高温烧结的温度为 6000C，使二氧化硅凝胶固化。
6.根据权利要求1所述的低位错氮化镓的生长方法，其中步骤5的NaOH溶液的质量比为30%，温度为60°C，时间为l-5min。
7.根据权利要求1所述的低位错氮化镓的生长方法，其中步骤6的高温烧结的温度为 1100-1300°C，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。
全文摘要
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。
文档编号C30B29/40GK102409406SQ20111033279
公开日2012年4月11日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者刘喆, 吴奎, 李晋闽, 王军喜, 闫建昌, 魏同波 申请人:中国科学院半导体研究所