氮化物底层及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种具有嵌入式纳米柱结构的氮化物层，用于外延生长、制备高外量子效率的氮化镓基发光二极管；本发明专利技术同时揭示了一种形成嵌入式纳米柱结构底层的制备方法。具体步骤包括：（1）提供具有不同生长速率晶面的图形衬底；（2）在所述衬底上进行预处理；2）在所述衬底上形成氮化物成核层；（3）采用三维生长条件下外延生长氮化物层；4）采用二维外延生长条件，外延生长二维氮化物层。本发明专利技术避免了为形成纳米柱结构而需要采用的复杂芯片工艺，解决了采用芯片工艺对芯片可靠性的影响，能有效提升器件的光电性能，增加器件稳定性和抗压可靠性。

Nitride base layer and preparation method thereof

The present invention provides a nitride layer with embedded nano pillar structure, used for GaN based epitaxial growth, the preparation of high external quantum efficiency of light emitting diode; the invention also discloses a nano structure underlying the formation of embedded column preparation method. Specific steps include: (1) provide different growth rate of crystal surface patterned substrate; (2) pretreatment on the substrate; 2) formed on the substrate of nitride nucleation layer; (3) the growth of nitride layer using three-dimensional epitaxial growth conditions; 4) using two-dimensional epitaxial growth condition. Two dimensional epitaxial growth of nitride layer. The invention avoids the formation of nano pillar structure and complex chip process, solved by affecting the chip technology on chip reliability, can effectively enhance the device performance, increase the stability and reliability of compressive device.

【技术实现步骤摘要】
氮化物底层及其制备方法
本专利技术涉及氮化镓半导体器件外延领域，尤其涉及图形衬底上生长具有嵌入式纳米柱结构的氮化物层及其外延技术。
技术介绍
氮化物材料体系材料因其带隙覆盖整个可见光范围，用其制备的发光二极管等光电器件，被广泛应用于固态显示、照明和信号灯等领域。因为氮化物材料具有无毒、亮度高、工作电压低、易小型化等诸多优点，使用氮化镓基发光二极作为光源替代传统光源已成为不可逆转的趋势。然而要实现更高发光效率的氮化物发光器件，需要解决的关键之一是如何提高器件的光电转换效率和取光效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是：结合图形化衬底，提供一种具有嵌入式纳米柱结构的氮化物层及其制备方法，其可应用于氮化镓基发光二极管，提升取光效率。根据本专利技术的第一个方面，一种氮化物底层的制备方法，包括步骤：1）提供一图形衬底，其具有不同生长速率的晶面；2）对所述图形衬底进行预处理；3）在所述图形衬底上形成氮化物成核层；4）采用三维生长条件，在所述图形衬底上形成第一氮化物层，在图形衬底顶部形成纳米柱；5）采用二维生长条件，在所述第一氮化物层上形成第二氮化物层，在所述纳米柱上方合拢成一无裂缝平面，从而在氮化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
氮化物底层的制备方法，包括步骤：（1）提供一图形衬底，具有不同生长速率的晶面；（2）对所述衬底进行预处理；（3）在所述衬底图形上生长氮化物成核层；（4）采用三维生长条件，在所述氮化物成核层上形成第一氮化物层，其在所述衬底的顶部上形成纳米柱；（5）采用二维生长条件，在所述第一氮化镓层上继续生长第二氮化物层，在所述纳米柱上方合拢成一无裂缝平面，从而在氮化物底层形成嵌入式纳米柱结构。

【技术特征摘要】
1.氮化物底层的制备方法，包括步骤：（1）提供一图形衬底，具有不同生长速率的晶面；（2）对所述衬底进行预处理；（3）在所述衬底图形上生长氮化物成核层；（4）采用三维生长条件，在所述氮化物成核层上形成第一氮化物层，其在所述衬底的顶部上形成纳米柱；（5）采用二维生长条件，在所述第一氮化镓层上继续生长第二氮化物层，在所述纳米柱上方合拢成一无裂缝平面，从而在氮化物底层形成嵌入式纳米柱结构。2.根据权利要求1所述的氮化物底层的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中提供的图形衬底的上表面具有平面区和凸起，所述凸起的顶部面积小于底部面积。3.根据权利要求2所述的氮化物底层的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述成核层在平面区的横向生长速率大于其在所述凸起顶部的横向生长速率。4.根据权利要求2所述的氮化物底层的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）形成的成核层，在三维生长条件下，位于所述平面区的成核层利于氮化物外延层生长，位于所述凸起顶部的成核层利于纳米柱生长，其中纳米柱的生长速率低于氮化物外延层的生长速率。5.根据权利要求1所述的氮化物底层的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中采用氢气、氮气或其组合对所述衬底进行预处理。6.根据权利要求1所述的氮化物底层的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中经预处理后，所述衬底上表面的晶面具有不同的微观极性与悬挂键。7.根据权利要求1所述的氮化物底层的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中采用准二维生长条件生长成核层，所述准二维生长条件是指横、纵向生长速率之比介于二维生长和三维生长条件之间。8.根据权利要求1所述的氮化物底层的制备方法，其特征在于：通过控制所述第一氮化物层和第二氮化物层的厚度调节所述纳米柱结构的尺寸。9.氮化物底层，包括：图形衬底，具有不同生长速率的晶面；氮化物成核层，形成于所述图形衬底之上；三维生长的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶大千，张东炎，吴超瑜，王笃祥，
申请(专利权)人：天津三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12