[发明专利]一种GaN厚膜的生长方法

说明书

本发明涉及一种GaN厚膜的生长方法，属于光电子功率器件技术领域，本发明基于AIXTRON MOCVD设备，在双抛蓝宝石基板的一面上生长一定厚度GaN材料，再在双抛蓝宝石基板的另一面上生长同样厚度的GaN材料，蓝宝石基板两侧的GaN厚度相同，从而达到降低热膨胀，降低翘曲度和减小应力的目的，从而生长出平整的GaN厚膜，解决异质外延因应力大无法生长厚膜的问题，为GaN自支撑衬底的制备提供厚膜，应用于同质外延的功率器件、蓝光激光器等，满足高效新型大功率电力电子、光电等领域应用需求。

技术领域

本发明涉及异质外延材料制备高效、大功率氮化镓器件和蓝光激光器等光电子功率器件的技术，具体涉及一种GaN厚膜的生长方法，属于光电子功率器件技术领域。

背景技术

GaN材料是制作光电子器件，尤其是蓝绿光LED和LD的理想材料，这类光源在高密度光信息存储、高速激光打印、全彩动态高亮度光显示、固体照明光源、高亮度信号探测、通讯等方面有着广阔的应用前景和巨大的市场潜力。此外GaN半导体材料也是制作高温、高频、大功率器件的理想材料。GaN是氮化物材料的代表，是具有优异的宽禁带III-V族化合物半导体材料之一，是当今世界上先进的半导体材料之一。

由于氮化物材料和衬底材料之间的晶格匹配与膨胀系数差异比较大，在外延生长的氮化物中的应力较大，生长时在界面处产生裂纹，并且随着厚度的增加裂纹还会蔓延到表面，从而影响材料的性能。为减少生长的氮化物厚膜中的应力，人们采用在异质生长的GaN上制作空隙结构后再生长氮化物厚膜来释放应力，也有研究通过电化学腐蚀，在GaN上腐蚀出纳米级微型缺陷坑，再通过金属有机化学气相沉积生长GaN厚膜，释放异质结应力，然而以上效果并不明显，均无法生长出较厚的GaN外延层，因为应力主要产生于异质界面处，鉴于此，本发明提供了另外一种GaN厚膜的生长方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种GaN厚膜的生长方法，本发明基于AIXTRONMOCVD设备，在双抛蓝宝石基板的一面上生长一定厚度GaN材料，再在同一双抛蓝宝石基板的另一面上生长同样厚度的GaN材料，蓝宝石基板两侧的GaN厚度相同，从而达到降低热膨胀，降低翘曲度和减小应力的目的，从而生长出平整的GaN厚膜，解决异质外延因应力大无法生长厚膜的问题，为GaN自支撑衬底的制备提供厚膜，应用于同质外延的功率器件、蓝光激光器等，满足高效新型大功率电力电子、光电等领域应用需求。

本发明的技术方案如下：

一种GaN厚膜的生长方法，包括以下步骤：

(1)准备双抛蓝宝石衬底，使用AIXTRON MOCVD进行生长；

(2)将双抛蓝宝石衬底放入MOCVD反应腔中，按常规LED程序进行生长buffer层、rough层、recovery层，速率生长条件和常规LED一样；

(3)然后进行生长uGaN层，uGaN层的生长速率为15um/h-22um/h之间，uGaN层的生长厚度为200um-220um；

(4)双抛蓝宝石衬底一面的uGaN生长结束后,将长完的外延片取出，更换已烘烤干净的托盘，将双抛蓝宝石衬底另一面朝上，已生长GaN的一面朝向托盘，放入更换后的托盘槽中，重新传入MOCVD反应腔中按照步骤(2)、(3)进行生长，除uGaN层外，其他层生长条件和常规量产LED条件相同；