在图形化蓝宝石衬底上生长氮化镓薄膜的方法
蓝宝石基氮化镓芯片制造工艺
蓝宝石基氮化镓芯片制造工艺
蓝宝石基氮化镓芯片制造工艺是一种用于制造高性能电子器件的工艺流程。
以下是一般的蓝宝石基氮化镓芯片制造工艺的步骤：
1. 衬底制备：首先将蓝宝石晶体切成薄片作为衬底材料。
蓝宝石晶体具有良好的热导性和机械稳定性，适合用作高功率和高频率电子器件的衬底。
2. 衬底清洗：将蓝宝石衬底通过化学处理和物理处理等方法进行清洗，去除表面的污垢和杂质，保证材料的纯净度。
3. 氮化镓外延生长：采用化学气相沉积（CVD）技术，在蓝宝石衬底上生长氮化镓（GaN）薄膜。
CVD技术通过在反应室中使氮化镓的前体气体与衬底表面相互反应，使氮化镓沉积在衬底上。
生长过程需要严格控制温度、气氛和气体流量等参数。
4. 氮化镓薄膜整形：将生长的氮化镓薄膜进行打磨和抛光，使其表面平整，并去除不均匀的区域和缺陷。
5. 制作电极：在氮化镓薄膜上通过光刻和蒸发沉积等工艺制作电极，用于连接电子器件的输入输出。
6. 刻蚀工艺：采用化学蚀刻或离子束刻蚀等方法，去除不需要的氮化镓材料，形成芯片上的电子器件的结构。
7. 器件封装：将芯片表面进行封装，保护电子器件并提供外部电路的连接。
以上是简单介绍的蓝宝石基氮化镓芯片制造工艺的一般步骤，实际的制造工艺会有更多的细节和特殊要求，以满足不同电子器件的性能目标和应用需求。
基于图形衬底生长的GaN位错机制分析
・材料・基于图形衬底生长的G a N位错机制分析3江 洋33,罗 毅,薛小琳,汪 莱,李洪涛,席光义,赵 维,韩彦军(清华大学电子工程系集成光电子学国家重点实验室,北京100084)摘要:采用缺陷选择性腐蚀法结合光学显微镜及原子力显微镜(AFM)对金属有机化合物气相外延(MOVPE)在蓝宝石图形衬底(PSS)上生长的非掺杂G aN体材料的位错产生机制进行了研究,分析结果表明,位错来源于三个方面:一是“二步法”生长机制引入的位错;二是是由于图形衬底上不同区域G aN晶体相互连接时由于晶面不连续所造成的位错群;三是由于图形衬底制作工艺过程中引入的表面污染与损伤。
关键词:G aN;金属有机气相外延;图形衬底;位错;缺陷选择性腐蚀中图分类号:TN303;TN304 文献标识码:A 文章编号:100520086(2008)0420478204Dislocation generation m ech anism analysis of G a N grow n on p atterned s apphire sub2strateJ IANG Y ang33,LUO Y i,XUE X iao2lin,W ANG Lai,LI Hong2tao,XI G uang2yi,ZHAO Wei,HAN Y an2jun(State K ey Lab on Integrated Optoelectronics,Department of E lectronic Engineering,T singhua University,Beijing100084,China)Abstract:The growth proccess of undoped G aN on patterned sapphire substrate(PSS)was achieved by metal organic vaporphase deposition(MOVPE).And the defect2selective etching method combined with optical microscope and atom ic force mi2croscope(AFM)was carried out to study the mechanism of dislocation generation of G aN on PSS.The results indicate thatthe dislocation is probably generated from three aspects:“two2step”growth process,the coalsence of G aN crystal from sepa2rate areas of PSS,and the substrate surface damage and contamination during PSS facturing.K ey w ords:G aN;MOCVD;patterned sapphire substrate;dislocation;defect2selective etching1 引 言 作为第三代半导体材料的代表,氮化镓材料具有禁带宽度大、耐高温等诸多优异性能。
高温预生长对图形化蓝宝石衬底GaN薄膜质量的提高
高温预生长对图形化蓝宝石衬底GaN薄膜质量的提高黄华茂;杨光;王洪;章熙春;陈科;邵英华【摘要】在图形化蓝宝石衬底生长低温缓冲层之前,通入少量三甲基镓(TMGa)和大量氨气进行短时间的高温预生长,通过改变TMGa流量制备了4个蓝光LED样品.MOCVD外延生长时使用激光干涉仪实时监测薄膜反射率,外延片使用高分辨率X射线衍射(002)面和(102)面摇摆曲线估算位错密度,并使用光致发光谱表征发光性能,制备成芯片后测试了正向电压和输出光功率.结果表明,高温预生长可促进薄膜的横向外延,使得三维岛状GaN晶粒在较小的薄膜厚度内实现岛间合并,有利于降低位错密度,提高外延薄膜质量,LED芯片的输出光功率的增强幅度达29.1％,而电学性能无恶化迹象;但高温预生长工艺中TMGa的流量应适当控制,过量的TMGa导致GaN晶粒过大,将延长岛间合并时间,降低晶体质量.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2014(035)008【总页数】6页(P980-985)【关键词】LED;GaN;图形化蓝宝石衬底;高温预生长【作者】黄华茂;杨光;王洪;章熙春;陈科;邵英华【作者单位】华南理工大学理学院物理系广东省光电工程技术研究开发中心,广东广州510640;华南理工大学理学院物理系广东省光电工程技术研究开发中心,广东广州510640;华南理工大学理学院物理系广东省光电工程技术研究开发中心,广东广州510640;华南理工大学理学院物理系广东省光电工程技术研究开发中心,广东广州510640;鹤山丽得电子实业有限公司,广东鹤山529728;鹤山丽得电子实业有限公司,广东鹤山529728【正文语种】中文【中图分类】TN303;TN3041 引言第三代半导体材料氮化镓(GaN)具有直接带隙、禁带宽度宽、化学稳定性和热稳定性好等优点，在光电子和微电子领域有巨大的应用价值。
由于大尺寸GaN体材料生长困难，目前GaN基发光二极管(LED)绝大部分都是在蓝宝石、碳化硅和硅衬底上进行异质外延。
在蓝宝石衬底上外延生长GaN薄膜的MOCVD工艺研究
摘要第三代半导体材料GaN由于具有优良性质使其在微电子和光电子领域有广阔的应用前景，目前制备GaN的方法主要有分子束（MBE）、氯化物气相外延（HVPE）、金属有机物化学气相沉积（MOCVD）。
本文介绍了MOCVD法在蓝宝石衬底上外延生长GaN材料并利用其无掩模横向外延生长GaN 薄膜与同样生长条件下，在未经腐蚀预处理的蓝宝石衬底上外延的GaN 薄膜进行对比测试[1]。
测试分析结果表明，经过腐蚀预处理的GaN 衍射峰的半峰宽及强度、表面平整度、腐蚀坑密度都明显优于未经腐蚀预处理的GaN 薄膜，使原有生长条件下GaN薄膜位错密度下降50%。
并且通过Hal l 测试、x 射线双晶衍射结果、室温PL 谱测试[2]成功地制备出GaN单晶薄膜材料, 取得了GaN 材料的初步测试结果。
测试研究发现增加缓冲层厚度、多缓冲层结构可以有效地降低位错密度、提高薄膜质量，其中通过中温插入层结构实验获得了质量最好的GaN 外延层[3]。
关键字：GaN MOCVD 蓝宝石衬底预处理缓冲层外延生长STUDY OF EPITAXIAL LATERAL OVERGROWTH OF GALLIUM NITRIDE ON SAPPHIRE BYMOCVDByHaiqing JiangSupervisor: Prof.Xianying DaiABSTRACTGallium-nitride-semiconductor offers good potential value for application in a wide range of optical display, optical recording and illumination due to its excellent quality. At present, molecular beam epitaxity (MBE), Chloride vapor phase epitaxy (HVPE) and metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) are used to prepare GaN.This text introduces overgrowth of Gallium-nitride on sapphire by MOCVD and compares the result with that on non-corrode sapphire. The results proved that thinner full-width at half- maximum(FWHM)，higher intensity value of X-ray diffraction，smoother surface and lower density value of the etching pit were received using patterned substrate, which made sure that under the same growth process the density of the dislocations decreased 50%.After that, it also uses Hall Test, X-ray macle diffraction Test, and PL Spectrum Test under room temperature to check the GaN thin-film material. The results showed that multi-buffer-layer structure could decrease the density of the dislocations and improve the quality of the crystal structure. The GaN epilayer with Intermediate-Temperature insert layer had the best results of all the samples.KEY WORDS: GaN MOCVD surface pretreatment on sapphire substrate cushion epitaxial growth第一章绪论1.1GaN 材料的基本特性1.2现有的GaN 基化合物的制备技术1.3GaN 现有制备技术对比第二章 MOCVD 中影响成膜因素第三章蓝宝石衬底表面预处理3.1蓝宝石衬底与处理的原因3.2实验探究与结果分析第四章研究缓冲层结构及其改进4.1传统缓冲层及其局限4.2实验探究及其结果分析第五章GaN 薄膜的生长研究5.1GaN材料的生长5.2生长的GaN 材料的测试结果第六章结论致谢参考文献第一章绪论1.1GaN 材料的基本特性GaN 首先由Johnson 等人合成，合成反应发生在加热的Ga 和NH3 之间，600~900℃的温度范围，可生成白色、灰色或棕色粉末(是含有O 或未反应的Ga 所致)[4]。
LED蓝宝石图形化衬底制备工艺研讨
LED蓝宝石图形化衬底制备工艺研讨摘要：随着社会经济的不断发展，能源的需求量不断增加，为了能够将有效降低能源的损耗，实现能源的可持续发展目标，我国对于节能环保事业的发展尤为的关注。
基于科学技术的发展，我国在照明领域开展的环保事业发展取得了一定的成就。
例如LED的研发和应用，其在使用的过程中不仅节能环保，同时也体积比较小，且功能时效时间比较长，与普通的照明源对比来讲更具有发展前景。
经过技术研发人员的不懈努力，找到了一种能够有效提升LED出光率的新技术，即通过蓝宝石图形化衬底实现LED高出光率的目标，为LED广泛应用于多个领域地奠定了坚实的基础。
本文通过对蓝宝石图形化衬底提升LED出光率的机理、表面微结构对LED发光率的影响进行了分析，并探讨了LED蓝宝石图形化衬底的制作过程。
关键词：LED；蓝宝石图形衬底；制备工艺引言：随着物质生活水平的提升，社会群众对于环保节能产业的发展也越发地关注，只有合理控制能源的消耗，才能够有效地提升能源和生态环境可持续发展的潜力。
环保节能在各行各业的发展中都是非常重要战略目标。
在照明领域最显著的发展便是LED的发展与应用，因为其具备良好的性能，尤其在环保节能方面表现出来的优势得到了社会群众的认可，所以被推广到很多的领域的实际应用当中，例如用于一般的照明、LCD背光源等。
随着蓝宝石图形化衬底制备工艺的不断发展，让LED制备白光逐渐成了现实，对于LED的进一步推广和应用有着非常显著的作用。
值得一提的是，LED虽然作为一种特别的固态光源与当前的社会环境倡导节能减排的理念具有极高的契合度，但是在LED实际的发展与应用中还是存在着一些问题，只有技术研发人员加强对LED的创新和优化，才能够为LED的广泛应用，在照明领域代替当前的所使用的传统光源。
为环保节能社会的建设提供良好的支持。
1.LED蓝宝石图形化衬底提高GaN基LED出光率的作用机理1.1降低GaN外延层位错密度在LED衬底材料中蓝宝石所具备的机械性能、可靠性以及易控制特性远超过其他的衬底材料，如单晶硅、单晶碳化硅等。
蓝宝石衬底上高质量AlN材料生长研究
华中科技大学硕士学位论文蓝宝石衬底上高质量AlN材料生长研究姓名：冯超申请学位级别：硕士专业：光学工程指导教师：陈长清2011-01-04华中科技大学硕士学位论文摘 要Ⅲ族氮化物以其优异的特性得到广泛关注，AlGaN体系材料对应发光波长在210-340nm，适合可应用于白光照明、生化检测、消毒净化等领域的紫外发光器件，成为目前研究的热点。
而AlGaN材料，由于体单晶的缺失，一般采用AlN作为生长模板。
因此，要得到适用制作器件的高质量AlGaN材料，制备高质量AlN材料成为必须要首先解决的难题。
AlN薄膜异质外延，常采用SiC、Si或蓝宝石作为衬底材料。
而AlN与这些材料不匹配，晶体质量很差。
本文围绕高质量AlN材料的生长展开，采用两步法生长，主要研究缓冲层生长参数对外延层的影响。
首先详细阐述MOCVD生长原理，本实验所用的表征设备HR-XRD、AFM等及数据处理方法。
根据AlN材料的特性，分析衬底选择、表面预处理、反应腔压力、V/III比等对AlN生长影响，确定相关生长参数。
然后探讨缓冲层生长温度对外延层结晶质量和表面形貌的影响。
在600℃~870℃区间内选取不同温度生长6个样品，而保持其他生长参数不变。
用透射谱、AFM、HR-XRD等检测，发现在690℃~780℃时表面出现原子级台阶，尤其在780℃，晶体质量比较好。
温度较低，位错密度大；温度较高，表面粗糙，出现许多小坑。
进一步改变缓冲层生长时间，来研究缓冲层厚度的作用。
生长3个样品，生长时间为4.4分钟时，样品(0002)面FWHM为116arcsec，(1012)面FWHM为1471arcsec，并且表面出现原子级台阶。
而外延层较薄较厚，表面均未出现台阶，晶体质量和表面形貌均很差。
根据这两组实验结果，分析缓冲层对外延层的作用机理。
最后在前面实验较好的生长模板上，采用连续方式生长一层高温AlN。
通过两组实验，在不同生长温度下，改变TMAl和NH3流量、V/III比等来初步探讨连续生长方式对AlN质量的影响。
一种大尺寸晶圆级纳米图形化蓝宝石衬底的方法和装置
说明书摘要本发明公开一种大尺寸晶圆尺度纳米级图形化蓝宝石衬底的装置和方法。
该装置包括：承载晶圆的工作台，涂铺有抗蚀剂的整片晶圆或者衬底，滚轮型压印模具，紫外光光源，压印机构。
基于该装置采用滚对平面纳米压印工艺实现晶圆级纳米图形化蓝宝石衬底的方法：（1）沉积硬掩模层和旋涂纳米压印用抗蚀剂；（2）采用滚对平面纳米压印工艺和装置图形化抗蚀剂；（3）抗蚀剂图形转移到硬掩模层和蓝宝石衬底；（4）去除抗蚀剂和硬掩模层，并清洗图形化后的蓝宝石衬底。
本发明还可用于碳化硅、硅、砷化镓、氮化镓等其它材料衬底的图形化制造，以及太阳能电池、燃料电池双极板、微光学透镜、微流控器件等微纳结构的制造。
具有结构简单、成本低、生产率高、压印面积大、适合规模化制造的特点。
摘要附图3 101 102 2024 203 1201 2 5 703 702 701 704权利要求书1. 一种大尺寸晶圆级滚对平面纳米压印的装置，其特征是，它包括：承载晶圆的工作台，涂铺有抗蚀剂的整片晶圆或者衬底，滚轮型压印模具，紫外光光源，压印机构。
滚轮型压印模具固定于压印机构的底部；涂铺有抗蚀剂的整片晶圆或者衬底置于晶圆工作台真空吸盘之上；紫外光光源置于滚轮型压印模具已经完成压印结构的一侧，垂直于晶圆或者衬底的正上方。
2. 如权利要求1所述的大尺寸晶圆级滚对平面纳米压印的装置，其特征是，所述模具为圆柱滚轮型结构，特征图形位于圆柱结构的外表面。
材料为金属镍、铜、Cr、PDMS、PET、钢中的一种。
滚压印模具的制造方法为激光刻蚀、电化学、化学刻蚀、飞秒激光加工的一种或者几种的组合。
3. 如权利要求1所述的大尺寸晶圆级滚对平面纳米压印的装置，其特征是，在压印过程中，所述滚轮型压印模具与承载晶圆的工作台运动方向保持一致，并且承载晶圆工作台的运动速度v与滚轮型压印模具的转速n保持如下关系：n=1000v/πd；其中d为滚轮型压印模具的直径；n、v和d的单位分别为：r/min；m/min；mm。
_LED蓝宝石图形化衬底制备工艺研讨
2013年4月（上）[参考文献][1]X.A.Cao,J.A.Teetsov,F.Shahedipour-Sandvik et al.Microstructural origin of leakage currentinGaN/InGaNlightemittingdiodes[J].J.Cryst.Growth,2004.[2]LiuHai-Ping,ChenIn-Gann,TsayJenq-Dar,etal.Influenceofgrowthtemperature on surfacemorphologiesofGaN crystalsgrown on dot-patterned substrate byhydride vaporphaseepitaxy.JournalofElectroceramics,2004.[3]Wang Woei-Kai,Wuu Dong-Sing,Lin Shu-Hei,et al.Efficiency improvement of near-ultraviolet InGaN LEDs using patterned sapphire substrates.IEEE Journal of QuantumElectronics,2005.[4]汪明刚,杨威风,胡冬冬等.图形化蓝宝石衬底技术综述[J].激光与光电子学进展,2012.[5]T.Kim,A.J.DannerandK.D.Choquette.Enhancement in externalquantum efficiency ofbluefight-emittingdiodebyphotoniccrystalsurfacegrating.ElectronicsLetters,2005.[6]殷子豪.纳米结构光子晶体提高LED出光效率的研究[硕士学位论文].上海:上海交通大学,2007.[7]Su Y K,Chen J J,Lin C L,et al.Pattern-size dependence of characteristics of nitride-basedLEDsgrown on patternedsapphiresubstrates.JournalofCrystalGrowth, 2009.当今节能减排已成为世界经济发展的主题。
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说明书在图形化蓝宝石衬底上生长氮化镓薄膜的方法技术领域本发明涉及氮化镓（GaN）基Ⅲ族氮化物的异质外延生长方法，特别涉及一种在图形化蓝宝石衬底（PSS，Patterned Sapphire Substrate）上生长高质量GaN薄膜的方法。
背景技术GaN基Ⅲ族氮化物是宽禁带直接带隙半导体材料，因其优异的电学性能和物理、化学稳定性，是制造发光二极管（LED，Light Emitting Diode）、短波长激光器、高功率晶体管、紫外光探测器等的理想材料。
尽管GaN基LED早已实现产业化，但目前LED器件的发光效率仍然较低，有待进一步提高。
蓝宝石（Al2O3）是异质外延GaN薄膜最为通用的一种衬底材料，但由于蓝宝石与GaN外延层的晶格常数和热膨胀系数的失配，会引发界面处大量位错和缺陷的产生，缺陷密度高达108—1010/cm3，造成载流子泄露和非辐射复合中心增加，从而降低器件的内量子效率；另一方面由于GaN材料（折射率为2.5）和空气（折射率为1）的折射率差异较大，有源区产生的光子有70%在GaN层上下两个界面处发生多次全反射，降低了器件的光提取效率。
图形化衬底技术通过在衬底表面制作细微结构图形，图形的存在有利于GaN外延层中的应力弛豫，且能抑制外延材料生长过程中向上延升的位错，从而提高器件的内量子效率；而且图形化衬底能使原本在临界角范围外的光线通过图形的反射重新进入到临界角内出射，因此提高了光提取效率。
对本领域技术人员而言，基于蓝宝石衬底的低温生长缓冲层和高温生长GaN外延层的“两步法”工艺是一项成熟技术。
但是与非图形衬底相比，图形化衬底表面均匀分布的图形将使GaN初期的生长模式发生较大变化，如直接采用普通蓝宝石衬底上的GaN生长工艺，可能会导致GaN薄膜出现表面粗糙、晶体质量差的现象，所以基于图形化衬底的GaN生长工艺参数也需要作相应的改变。
其工艺应保证如下要求：a、表面平整；b、晶体质量良好。
发明内容本发明的目的在于提供一种在图形化蓝宝石衬底上生长高质量GaN薄膜的方法，该方法通过在生长初期采用低Ⅴ/Ⅲ比（氨气与镓源摩尔流量比）生长来改变生长模式，以获得表面平整及晶体质量良好的GaN薄膜。
本发明采用金属有机物化学气相沉积（MOCVD，Metalorganic Chemical Vapor Deposition）技术。
在MOCVD外延生长GaN材料过程中，在位监控是是监测外延材料生长过程、研究生长机制的重要手段，对提高材料的质量起着非常重要的作用。
在位监控系统中，通过探测一束波长为635nm的入射激光在GaN表面的反射信号，对GaN材料的生长进行监测，从激光实时反射率图谱可观察到缓冲层生长、缓冲层重结晶、GaN生长初期阶段三维生长转变为二维生长过程、以及合并后的GaN薄膜的生长情况。
图1为蓝宝石衬底上生长GaN材料的实时反射率曲线。
生长初期的主要阶段用ⅰ~ⅳ分别标记：（ⅰ）低温缓冲层即成核层生长；（ⅱ）在升温及退火过程中，缓冲层高温重结晶，在衬底上形成具有一定密度的三维小岛；（ⅲ）高温生长GaN初期，生长模式为三维岛状生长，成核中心的小岛在水平与垂直方向同时生长；（ⅳ）当岛完全合并后，GaN生长转为二维生长模式进行。
GaN的生长模式对晶体质量影响很大，目前基于蓝宝石衬底生长GaN材料大多通过在高温生长起始阶段采用低Ⅴ/Ⅲ比生长，以维持适当的三维生长时间，使晶核充分成长，从而降低外延层的缺陷密度。
PSS的图案大多是圆形、菱形、六边形或条形，图案呈规则分布，在蓝宝石衬底表面通过干法刻蚀或湿法腐蚀方式制成。
由于图形将衬底分隔成若干小区域，生长过程中原子的表面迁移在图形边界处被打断，所以GaN在分隔的“台阶”上与“沟道”中独立生长，这种生长既有横向分量也有纵向分量，而且独立生长的每个区域的GaN晶体都产生了侧向晶面，横向和纵向生长速率比可通过反应室生长条件如温度、压力、Ⅴ/Ⅲ比及气氛来控制。
由此可见，与普通蓝宝石衬底相比，基于PSS的GaN生长模式发生较大变化，如直接采用在普通蓝宝石衬底上的GaN生长工艺，可能会出现晶体质量恶化甚至不能形成连续的GaN薄膜的现象。
为达到在PSS上生长出表面平整及晶体质量良好的GaN薄膜的目的，应根据PSS上的GaN生长特点，对生长初期的工艺参数作相应改变。
本发明所述的PSS的图案可以是圆形、菱形、或六边形，图案呈正六边形分布，圆形直径为2.0—6.0µm，菱形、六边形边长为1.0—5.0µm，图案间距为1.0—4.0µm，深度为0.5—2.0µm。
本发明实施例采用PSS的图形是呈正六边形排列的圆形（立体形貌呈透镜形状），直径为3.0µm，相互间距为1.5µm，深度为1.0µm，如图2所示。
本发明的技术方案是：在GaN初次二维生长运行500—1200秒时，采用低Ⅴ/Ⅲ比来改变生长模式。
其生长过程可划分为（ⅰ）低温缓冲层生长、（ⅱ）重结晶、（ⅲ）初次三维生长、（ⅳ）初次二维生长、（ⅴ）三维生长、（ⅵ）二维生长阶段，其激光实时反射率图谱呈现二次探底，如图3所示。
本发明所述在图形化蓝宝石衬底上生长氮化镓薄膜的方法，具体步骤为：在1085 °C下用H2高温烘烤（0001）面PSS 10分钟；降温至525 °C生长厚度约30nm的氮化镓缓冲层；在350秒内将温度升至1040°C，并恒温80秒；生长高温GaN层，Ⅴ/Ⅲ比为1039，生长时间为600秒；生长高温GaN层，Ⅴ/Ⅲ比为2077，生长时间为1200秒；生长高温GaN层，Ⅴ/Ⅲ比为100—600，生长时间为200—800秒；生长高温GaN 层，Ⅴ/Ⅲ比为1558，生长时间为2500秒。
本发明采用的金属有机源和氮源分别是外延级三甲基镓（TMGa ）、6.5N 级氨气（NH 3），H 2为载气，NH 3与H 2总流量为44升/分钟，生长压力为200Torr 。
原子力显微镜（AFM ）测得PSS-GaN 样品的均方根粗糙度（RMS ）为0.871 nm （观察范围为5×5µm ），表明基于PSS 生长的GaN 薄膜表面平整，适于器件制作。
图4为PSS-GaN 样品)2110(面的X 射线双晶衍射曲线，其半峰宽值（FWHM ）301弧秒，表明基于PSS 生长的GaN 薄膜晶体质量良好。
生产运行证明以本发明为基础的GaN 生长工艺具有较好的可控性和重复性，说明生长工艺窗口宽，适用规模化生产。
附图说明图1 蓝宝石衬底上生长GaN 薄膜的实时反射率曲线；图2 本发明实施例PSS 图案排列示意图；图3 本发明实施例GaN 薄膜生长实时反射率曲线；图4 PSS-GaN 样品)2110(面的X 射线双晶衍射曲线。
具体实施方式采用MOCVD 方法生长，H 2为载气，NH 3与H 2总流量为44升/分钟，生长压力为200Torr ，其生长实时反射率曲线参见图3。
1）将（0001）面免清洗图形化蓝宝石衬底装入反应室，在H 2气氛下加热至1085 °C ， 烘烤10分钟。
2）降温至525 °C 生长厚度约30nm 的氮化镓缓冲层，NH 3流量为223毫摩尔/分钟， TMGa 流量为127微摩尔/分钟（过程ⅰ）。
3）在350秒内将温度升至1040 °C ，并恒温80秒（过程ⅱ）。
4）在1040 °C 生长GaN 层，Ⅴ/Ⅲ比为1039，NH 3流量为536毫摩尔/分钟，TMGa 流量为516微摩尔/分钟，生长时间为600秒（过程ⅲ）。
5）在1040 °C 生长GaN 层，Ⅴ/Ⅲ比为2077，NH 3流量为893毫摩尔/分钟，TMGa 流量为430微摩尔/分钟，生长时间为1200秒，对应初次二维生长约900秒（过程ⅲ—ⅳ）。
6）在1040 °C 生长GaN 层，Ⅴ/Ⅲ比为218，NH 3流量为75毫摩尔/分钟，TMGa 流量为344微摩尔/分钟，生长时间为550秒（过程ⅴ）。
7）在1040 °C 生长GaN 层，Ⅴ/Ⅲ比为1558，NH 3流量为536毫摩尔/分钟，TMGa 流量为344微摩尔/分钟，生长时间为2500秒（过程ⅴ—ⅵ）。
说 明 书 摘 要本发明是一种基于图形化蓝宝石衬底的氮化镓生长方法。
本发明方法特征是：氮化镓生长转入初次二维生长一段时间后，采用低Ⅴ/Ⅲ比生长来改变生长模式，氮化镓外延层的生长过程包括低温缓冲层生长、重结晶、初次三维生长、初次二维生长、三维生长、二维生长阶段，其激光实时反射率图谱呈现二次探底。
本发明的优点在于：氮化镓薄膜表面平整、晶体质量良好，生长工艺窗口宽。
02000400060008000100001200014000024681012141618202224ⅳⅲⅱⅰ激光 干涉强度时间( 秒)图 1图 2020004000600080000246810121416ⅵⅴⅳⅲⅱⅰ激光 干 涉强度 时间( 秒)图 3-3000-2000-1000010002000300010000200003000040000500006000070000相 对强度(计数 值)Omega 扫描（弧秒）图 4权利要求书1、在图形化蓝宝石衬底上生长氮化镓薄膜的方法, 其特征在于：氮化镓生长转入初次二维生长阶段500—1200秒时，采用低Ⅴ/Ⅲ比生长来改变生长模式，使得氮化镓外延层的生长模式按低温缓冲层生长、重结晶、初次三维生长、初次二维生长、三维生长、二维生长阶段进行，其激光实时反射率图谱呈现二次探底。
2、根据权利要求1所述在图形化蓝宝石衬底上生长氮化镓薄膜的方法,其特征在于，所述图案可以是圆形、菱形、或六边形，图案呈正六边形分布，圆形直径为2.0—6.0µm，菱形、六边形边长为1.0—5.0µm，图案间距为1.0—4.0µm，深度为0.5—2.0µm。
3、根据权利要求1所述在图形化蓝宝石衬底上生长氮化镓薄膜的方法, 其特征在于，所述低Ⅴ/Ⅲ比生长氮化镓外延层步骤的生长参数为：Ⅴ/Ⅲ比100—600，NH3流量为40—135毫摩尔/分钟，TMGa流量为215—400微摩尔/分钟，生长时间为200—800秒，生长温度为1040 °C，生长压力为200Torr 。