[发明专利]一种防止外延层生长二次位错的方法

说明书

技术领域

本发明属于LED芯片外延生长技术领域，具体涉及一种防止外延层生长二次位错的方法。

背景技术

外延生长中降低位错密度至关重要，这种缺陷严重限制了UV LED、UV探测器以及激光器等性能的进一步提高。目前，主要通过侧向外延生长技术就是为减少生长层中的穿透位错密度，首先在传统的衬底(蓝宝石、SiC、Si等)上生长一定厚度的GaN外延层，其次，采用化学气相外延(CVD)或等离子辅助的化学气相沉积(PECVD)沉积一定厚度的SiO₂或SiN作为掩膜层。在SiO₂蚀刻过程中需用标准的光刻技术和刻蚀技术制备，蚀刻后表面形成具有周期性台面和凹槽，然而这种周期性台面和凹槽在后续生长中容易产生二次位错，不能完全消除。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种防止外延层生长二次位错的方法，采用该方法研磨抛光并进行酸洗后表面没有形成周期性台面和凹槽，而且在二次生长中没有出现侧向外延生长，后续生长不会产生二次位错。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种防止外延层生长二次位错的方法，包括如下步骤：

步骤1：采用金属有机化学气相沉积法在传统蓝宝石、SiC或Si衬底上生长1～2um的外延层1，外延层1的表面出现位错2；

步骤2：将步骤1生长外延层后的外延片放入NaOH饱和溶液中，在50～80℃下浸泡5～10min，再用去离子水冲洗并甩干，将冲洗并甩干后的外延片采用等离子体辅助化学气相沉积法沉积0.5～1um厚度的SiO₂或SiN作为掩膜层3，同时掩膜层3填充在位错2中；

步骤3：将步骤2沉积掩膜层后的GaN外延片进行研磨抛光，直至抛光至外延层1，然后将外延片用硫酸∶双氧水∶水的体积比为5∶1∶1的混合溶液在50～80℃下浸泡5～10min，随后用去离子水冲洗并甩干，随后用HCl∶H₂O的体积比为1∶5的酸溶液在50～80℃下浸泡5～10min，再用去离子水冲洗并甩干，最后再进行后续生长。

所述的等离子体辅助化学气相沉积法，沉积条件为：镀率为10～15nm/min；功率为15～28KW；氧气流量为0.5～0.7sccm；温度为250～280℃；电子束电流为50～70mA。

本发明方法直接在传统的衬底(蓝宝石、SiC或Si等)上生长一定厚度的GaN外延层，然后采用等离子体辅助化学气相沉积法(PECVD)沉积一定厚度的SiO2或SiN作为掩膜层，然后通过研磨抛光至GaN层，再进行酸洗，然后进行后续生长；利用SiO₂掩埋减少生长层中的穿透位错密度，研磨抛光并进行酸洗后表面没有形成周期性台面和凹槽，而且该方法在二次生长中没有出现侧向外延生长，后续生长不会产生二次位错。

附图说明

图1是生长1-2um的GaN外延层。

图2是沉积SiO₂掩膜层的外延片。

图3是研磨抛光至GaN层的外延片。

图中：1——外延层，2——位错，3——掩膜层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本实施例一种防止外延层生长二次位错的方法，包括如下步骤：

步骤1：如图1所示，采用金属有机化学气相沉积法在传统蓝宝石、SiC或Si衬底上生长1um的GaN外延层1，GaN外延层1的表面出现位错2；

步骤2：如图2所示，将步骤1生长外延层后的GaN外延片放入NaOH饱和溶液中，在50℃下浸泡10min，再用去离子水冲洗并甩干，将冲洗并甩干后的GaN外延片采用等离子体辅助化学气相沉积法沉积0.5um厚度的SiO₂或SiN作为掩膜层3，同时掩膜层3填充在位错2中，等离子体辅助化学气相沉积法沉积条件为：镀率为10nm/min；功率为15KW；氧气流量为0.5sccm；温度为250℃；电子束电流为50mA；

步骤3：如图3所示，将步骤2沉积掩膜层后的GaN外延片进行研磨抛光，直至抛光至GaN外延层1，然后将GaN外延片用硫酸∶双氧水∶水的体积比为5∶1∶1的混合溶液，在50℃下浸泡10min，随后用去离子水冲洗并甩干，随后用HCl∶H₂O的体积比为1∶5的酸溶液在50℃下浸泡10min，再用去离子水冲洗并甩干，最后再进行后续生长。

实施例2