一种防止外延层生长二次位错的方法技术

本发明专利技术一种消除外延生长位错的方法，直接在传统的蓝宝石、SiC或Si衬底上生长一定厚度的外延层，然后采用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，然后通过研磨抛光至外延层，并用热酸将表面腐蚀干净，再进行后续生长；利用SiO2掩埋层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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于LED芯片外延生长
，具体涉及。
技术介绍
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SiOdi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。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供，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，本专利技术采用如下技术方案，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°C下浸泡5 lOmin，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 Ium厚度的S^2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°C下浸泡 5 lOmin，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°C下浸泡5 lOmin，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 ^KW ；氧气流量为0. 5 0. 7sccm ；温度为250 280°C;电子束电流为50 70mA。本专利技术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Si02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S^2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l-2um的GaN外延层。图2是沉积SW2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。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1本实施例，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Ium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°C下浸泡lOmin，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S^2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lOnm/min ；功率为15KW ；氧气流量为0. 5sccm ；温度为250°C ；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°C下浸泡lOmin，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°C下浸泡lOmin，再用去离子水冲洗并甩干，最后再进行后续生长。实施例2本实施例，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1. 5um的GaAs外延层1，GaAs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GaAs外延片放入NaOH饱和溶液中， 在65°C下浸泡8min，再用去离子水冲洗并甩干，将冲洗并甩干后的GaAs外延片采用等离子体辅助化学气相沉积法沉积0. Sum厚度的S^2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12nm/min ；功率为20KW ；氧气流量为0. 6sccm ；温度为260°C ；电子束电流为60mA ；步骤3 如图3所示，将步骤2沉积掩膜层后的GaAs外延片进行研磨抛光，直至抛光至GaAs外延层1，然后将GaAs外延片用硫酸双氧水水的体积比为5 1 1的混合溶液，在65°C下浸泡8min，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65°C下浸泡8min，再用去离子水冲洗并甩干，最后再进行后续生长。实施例3本实施例，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2um的GaP外延层1，GaP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GaP外延片放入NaOH饱和溶液中， 在80°C下浸泡5min，再用去离子水冲洗并甩干，将冲洗并甩干后的GaP外延片采用等离子体辅助化学气相沉积法沉积Ium厚度的S^2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15nm/min ；功率为^KW ；氧气流量为0. 7sccm ；温度为280°C ；电子束电流为70mA ；步骤3 如图3所示，将步骤2沉积掩膜层后的GaP外延片进行研磨抛光，直至抛光至GaP外延层1，然后将GaP外延片用硫酸双氧水水的体积比为5 1 1的混合溶液，在80°C下浸泡5min，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80°C下浸泡5min，再用去离子水冲洗并甩干，最后再进行后续生长。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防止外延层生长二次位错的方法，其特征在于包括如下步骤步骤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O)；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°C下浸泡 5 lOmin，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 Ium厚度的S^2或SiN作为掩膜层(3)，同时掩膜层(3)填充在位错 ⑵中；步骤3 将步骤2沉积掩膜层后的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°C下浸泡5 lOmin，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°C下浸泡5 lOmin，再用去离子水冲洗并甩干，最后再进行后续生长。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的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 ^KW ；氧气流量为0. 5 0. 7sccm ； 温度为250 280°C ；电子束电流为50 70mA。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于包括如下步骤步骤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Ium的GaN 外延层(1)，GaN外延层⑴的表面出现位错(2)；步骤2 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°C下浸泡 IOmin,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lOnm/min ；功率为15KW ；氧气流量为 0. 5sccm ；温度为250°C ；电子束电流为50mA ；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°C下浸泡lOmin，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°C下浸泡lOmin，再用去...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波波，白俊春，李培咸，王省莲，廉大桢，王晓波，
申请(专利权)人：西安中为光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：