專利名稱：一種防止外延層生長二次位錯(cuò)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于LED芯片外延生長技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防止外延層生長二次位錯(cuò)的方法。
背景技術(shù)：
外延生長中降低位錯(cuò)密度至關(guān)重要，這種缺陷嚴(yán)重限制了 UV LED、UV探測(cè)器以及激光器等性能的進(jìn)一步提高。目前，主要通過側(cè)向外延生長技術(shù)就是為減少生長層中的穿透位錯(cuò)密度，首先在傳統(tǒng)的襯底(藍(lán)寶石、SiC、Si等)上生長一定厚度的GaN外延層，其次， 采用化學(xué)氣相外延(CVD)或等離子輔助的化學(xué)氣相沉積(PECVD)沉積一定厚度的SiO2或 SiN作為掩膜層。在SiOdi刻過程中需用標(biāo)準(zhǔn)的光刻技術(shù)和刻蝕技術(shù)制備，蝕刻后表面形成具有周期性臺(tái)面和凹槽，然而這種周期性臺(tái)面和凹槽在后續(xù)生長中容易產(chǎn)生二次位錯(cuò)， 不能完全消除。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種防止外延層生長二次位錯(cuò)的方法，采用該方法研磨拋光并進(jìn)行酸洗后表面沒有形成周期性臺(tái)面和凹槽，而且在二次生長中沒有出現(xiàn)側(cè)向外延生長，后續(xù)生長不會(huì)產(chǎn)生二次位錯(cuò)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種防止外延層生長二次位錯(cuò)的方法，包括如下步驟步驟1 采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法在傳統(tǒng)藍(lán)寶石、SiC或Si襯底上生長1 2um的外延層1，外延層1的表面出現(xiàn)位錯(cuò)2 ；步驟2 將步驟1生長外延層后的外延片放入NaOH飽和溶液中，在50 80°C下浸泡5 lOmin，再用去離子水沖洗并甩干，將沖洗并甩干后的外延片采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積0. 5 Ium厚度的S^2或SiN作為掩膜層3，同時(shí)掩膜層3填充在位錯(cuò)2 中；步驟3 將步驟2沉積掩膜層后的GaN外延片進(jìn)行研磨拋光，直至拋光至外延層1， 然后將外延片用硫酸雙氧水水的體積比為5 1 1的混合溶液在50 80°C下浸泡 5 lOmin，隨后用去離子水沖洗并甩干，隨后用HCl H2O的體積比為1 5的酸溶液在 50 80°C下浸泡5 lOmin，再用去離子水沖洗并甩干，最后再進(jìn)行后續(xù)生長。所述的等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法，沉積條件為鍍率為10 15nm/min ；功率為15 ^KW ；氧氣流量為0. 5 0. 7sccm ；溫度為250 280°C;電子束電流為50 70mA。本發(fā)明方法直接在傳統(tǒng)的襯底(藍(lán)寶石、SiC或Si等)上生長一定厚度的GaN外延層，然后采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法(PECVD)沉積一定厚度的Si02或SiN作為掩膜層，然后通過研磨拋光至GaN層，再進(jìn)行酸洗，然后進(jìn)行后續(xù)生長；利用S^2掩埋減少生長層中的穿透位錯(cuò)密度，研磨拋光并進(jìn)行酸洗后表面沒有形成周期性臺(tái)面和凹槽，而且該方法在二次生長中沒有出現(xiàn)側(cè)向外延生長，后續(xù)生長不會(huì)產(chǎn)生二次位錯(cuò)。


圖1是生長l-2um的GaN外延層。圖2是沉積SW2掩膜層的外延片。圖3是研磨拋光至GaN層的外延片。圖中1—外延層，2——位錯(cuò)，3——掩膜層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1本實(shí)施例一種防止外延層生長二次位錯(cuò)的方法，包括如下步驟步驟1 如圖1所示，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法在傳統(tǒng)藍(lán)寶石、SiC或Si襯底上生長Ium的GaN外延層1，GaN外延層1的表面出現(xiàn)位錯(cuò)2 ；步驟2 如圖2所示，將步驟1生長外延層后的GaN外延片放入NaOH飽和溶液中， 在50°C下浸泡lOmin，再用去離子水沖洗并甩干，將沖洗并甩干后的GaN外延片采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積0. 5um厚度的S^2或SiN作為掩膜層3，同時(shí)掩膜層3填充在位錯(cuò)2中，等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積條件為鍍率為lOnm/min ；功率為15KW ；氧氣流量為0. 5sccm ；溫度為250°C ；電子束電流為50mA ；步驟3 如圖3所示，將步驟2沉積掩膜層后的GaN外延片進(jìn)行研磨拋光，直至拋光至GaN外延層1，然后將GaN外延片用硫酸雙氧水水的體積比為5 1 1的混合溶液，在50°C下浸泡lOmin，隨后用去離子水沖洗并甩干，隨后用HCl H2O的體積比為1 5 的酸溶液在50°C下浸泡lOmin，再用去離子水沖洗并甩干，最后再進(jìn)行后續(xù)生長。實(shí)施例2本實(shí)施例一種防止外延層生長二次位錯(cuò)的方法，包括如下步驟步驟1 如圖1所示，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法在傳統(tǒng)藍(lán)寶石、SiC或Si襯底上生長1. 5um的GaAs外延層1，GaAs外延層1的表面出現(xiàn)位錯(cuò)2 ；步驟2 如圖2所示，將步驟1生長外延層后的GaAs外延片放入NaOH飽和溶液中， 在65°C下浸泡8min，再用去離子水沖洗并甩干，將沖洗并甩干后的GaAs外延片采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積0. Sum厚度的S^2或SiN作為掩膜層3，同時(shí)掩膜層3填充在位錯(cuò)2中，等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積條件為鍍率為12nm/min ；功率為20KW ；氧氣流量為0. 6sccm ；溫度為260°C ；電子束電流為60mA ；步驟3 如圖3所示，將步驟2沉積掩膜層后的GaAs外延片進(jìn)行研磨拋光，直至拋光至GaAs外延層1，然后將GaAs外延片用硫酸雙氧水水的體積比為5 1 1的混合溶液，在65°C下浸泡8min，隨后用去離子水沖洗并甩干，隨后用HCl H2O的體積比為1 5 的酸溶液，在65°C下浸泡8min，再用去離子水沖洗并甩干，最后再進(jìn)行后續(xù)生長。實(shí)施例3本實(shí)施例一種防止外延層生長二次位錯(cuò)的方法，包括如下步驟步驟1 如圖1所示，采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法在傳統(tǒng)藍(lán)寶石、SiC或Si襯底上生長2um的GaP外延層1，GaP外延層1的表面出現(xiàn)位錯(cuò)2 ；
步驟2 如圖2所示，將步驟1生長外延層后的GaP外延片放入NaOH飽和溶液中， 在80°C下浸泡5min，再用去離子水沖洗并甩干，將沖洗并甩干后的GaP外延片采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積Ium厚度的S^2或SiN作為掩膜層3，同時(shí)掩膜層3填充在位錯(cuò)2中，等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積條件為鍍率為15nm/min ；功率為^KW ；氧氣流量為0. 7sccm ；溫度為280°C ；電子束電流為70mA ；步驟3 如圖3所示，將步驟2沉積掩膜層后的GaP外延片進(jìn)行研磨拋光，直至拋光至GaP外延層1，然后將GaP外延片用硫酸雙氧水水的體積比為5 1 1的混合溶液，在80°C下浸泡5min，隨后用去離子水沖洗并甩干，隨后用HCl H2O的體積比為1 5 的酸溶液，在80°C下浸泡5min，再用去離子水沖洗并甩干，最后再進(jìn)行后續(xù)生長。
權(quán)利要求
1.一種防止外延層生長二次位錯(cuò)的方法，其特征在于包括如下步驟步驟1 采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法在傳統(tǒng)藍(lán)寶石、SiC或Si襯底上生長1 2um的外延層(1)，外延層(1)的表面出現(xiàn)位錯(cuò)O)；步驟2 將步驟1生長外延層后的外延片放入NaOH飽和溶液中，在50 80°C下浸泡 5 lOmin，再用去離子水沖洗并甩干，將沖洗并甩干后的外延片采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積0. 5 Ium厚度的S^2或SiN作為掩膜層(3)，同時(shí)掩膜層(3)填充在位錯(cuò) ⑵中；步驟3 將步驟2沉積掩膜層后的外延片進(jìn)行研磨拋光，直至拋光至外延層(1)，然后將外延片用硫酸雙氧水水的體積比為5:1:1的混合溶液在50 80°C下浸泡5 lOmin，隨后用去離子水沖洗并甩干，隨后用HCl H2O的體積比為1 5的酸溶液在50 80°C下浸泡5 lOmin，再用去離子水沖洗并甩干，最后再進(jìn)行后續(xù)生長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的所述的等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法，沉積條件為鍍率為10 15nm/min ；功率為15 ^KW ；氧氣流量為0. 5 0. 7sccm ； 溫度為250 280°C ；電子束電流為50 70mA。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于包括如下步驟步驟1 采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法在傳統(tǒng)藍(lán)寶石、SiC或Si襯底上生長Ium的GaN 外延層(1)，GaN外延層⑴的表面出現(xiàn)位錯(cuò)(2)；步驟2 將步驟1生長外延層后的GaN外延片放入NaOH飽和溶液中，在50°C下浸泡 IOmin,再用去離子水沖洗并甩干，將沖洗并甩干后的GaN外延片采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積0. 5um厚度的SiO2或SiN作為掩膜層(3)，同時(shí)掩膜層(3)填充在位錯(cuò)(2) 中，等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積條件為鍍率為lOnm/min ；功率為15KW ；氧氣流量為 0. 5sccm ；溫度為250°C ；電子束電流為50mA ；步驟3 將步驟2沉積掩膜層后的GaN外延片進(jìn)行研磨拋光，直至拋光至GaN外延層 (1)，然后將GaN外延片用硫酸雙氧水水的體積比為5 1 1的混合溶液，在50°C下浸泡lOmin，隨后用去離子水沖洗并甩干，隨后用HCl H2O的體積比為1 5的酸溶液在 50°C下浸泡lOmin，再用去離子水沖洗并甩干，最后再進(jìn)行后續(xù)生長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于包括如下步驟步驟1 采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法在傳統(tǒng)藍(lán)寶石、SiC或Si襯底上生長1. 5um的 GaAs外延層(1)，GaAs外延層(1)的表面出現(xiàn)位錯(cuò)O)；步驟2 將步驟1生長外延層后的GaAs外延片放入NaOH飽和溶液中，在65°C下浸泡 8min，再用去離子水沖洗并甩干，將沖洗并甩干后的GaAs外延片采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積0. Sum厚度的S^2或SiN作為掩膜層(3)，同時(shí)掩膜層(3)填充在位錯(cuò)(2) 中，等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積條件為鍍率為12nm/min ；功率為20KW ；氧氣流量為 0. 6sccm ；溫度為260°C ；電子束電流為60mA ；步驟3 將步驟2沉積掩膜層后的GaAs外延片進(jìn)行研磨拋光，直至拋光至GaAs外延層 (1)，然后將GaAs外延片用硫酸雙氧水水的體積比為5 1 1的混合溶液，在65°C下浸泡8min，隨后用去離子水沖洗并甩干，隨后用HCl H2O的體積比為1 5的酸溶液，在 65°C下浸泡8min，再用去離子水沖洗并甩干，最后再進(jìn)行后續(xù)生長。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于包括如下步驟步驟1 采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法在傳統(tǒng)藍(lán)寶石、SiC或Si襯底上生長2um的GaP 外延層(1)，GaP外延層⑴的表面出現(xiàn)位錯(cuò)(2)；步驟2 將步驟1生長外延層后的GaP外延片放入NaOH飽和溶液中，在80°C下浸泡 5min,再用去離子水沖洗并甩干，將沖洗并甩干后的GaP外延片采用等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積Ium厚度的SiO2或SiN作為掩膜層(3)，同時(shí)掩膜層( 填充在位錯(cuò)O)中， 等離子體輔助化學(xué)氣相沉積法沉積條件為鍍率為15nm/min ；功率為^KW ；氧氣流量為 0. 7sccm ；溫度為280°C ；電子束電流為70mA ；步驟3 將步驟2沉積掩膜層后的GaP外延片進(jìn)行研磨拋光，直至拋光至GaP外延層 (1)，然后將GaP外延片用硫酸雙氧水水的體積比為5 1 1的混合溶液，在80°C下浸泡5min，隨后用去離子水沖洗并甩干，隨后用HCl H2O的體積比為1 5的酸溶液，在 80°C下浸泡5min，再用去離子水沖洗并甩干，最后再進(jìn)行后續(xù)生長。
全文摘要
本發(fā)明一種消除外延生長位錯(cuò)的方法，直接在傳統(tǒng)的藍(lán)寶石、SiC或Si襯底上生長一定厚度的外延層，然后采用等離子輔助的化學(xué)氣相沉積(PECVD)沉積一定厚度的SiO2或SiN作為掩膜層，然后通過研磨拋光至外延層，并用熱酸將表面腐蝕干凈，再進(jìn)行后續(xù)生長；利用SiO2掩埋層減少生長層中的穿透位錯(cuò)密度，研磨拋光并進(jìn)行酸洗后表面沒有形成周期性臺(tái)面和凹槽，而且該方法在二次生長中沒有出現(xiàn)側(cè)向外延生長，后續(xù)生長不會(huì)產(chǎn)生二次位錯(cuò)。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102427102SQ20111040196
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者劉波波, 廉大楨, 李培咸, 王曉波, 王省蓮, 白俊春 申請(qǐng)人:西安中為光電科技有限公司