制备GaN衬底的自分离方法技术

本发明专利技术公开了一种制备氮化镓衬底的自分离方法，其步骤包括：在蓝宝石衬底上生长厚度范围在1‑5微米且分布均匀的氧化镓薄膜；在氨气气氛中对薄膜进行表面层部分氮化，形成多孔网格状结构分布的氮化镓/氧化镓复合薄膜；在该复合薄膜上进行氮化镓厚膜的卤化物气相外延生长，获得低应力高质量氮化镓厚膜；外延完成后，降温至室温，外延氮化镓厚膜与衬底之间自然分离，得到自支撑氮化镓衬底材料。

【技术实现步骤摘要】
制备GaN衬底的自分离方法
本专利技术涉及到一种制备GaN衬底的自分离方法，属于半导体材料

技术介绍
以GaN及InGaN、AlGaN合金材料为主的III-V族氮化物材料(又称GaN基材料)是近几年来国际上倍受重视的新型半导体材料。GaN基材料是直接带隙宽禁带半导体材料，具有1.9—6.2eV之间连续可变的直接带隙，优异的物理、化学稳定性，高饱和电子漂移速度，高击穿场强和高热导率等优越性能，在短波长半导体光电子器件和高频、高压、高温微电子器件制备等方面具有重要的应用，可用于制造比如蓝、紫、紫外波段发光器件，探测器件，高温、高频、高场大功率器件，场发射器件，抗辐射器件，压电器件等。GaN单晶的熔点高达2300℃，分解点在900℃左右，生长需要极端的物理环境，而且大尺寸GaN单晶无法用传统晶体生长的方法得到。所以大多数的GaN薄膜都是在异质衬底上外延得到的。目前应用于半导体技术的GaN主要是采用异质外延方法在蓝宝石、SiC或Si等衬底上制备。在异质外延中，由于GaN材料和异质衬底之间存在较大的晶格失配和热膨胀系数失配，而且无论采用机械抛光或者激光剥离去除异质衬底，应力仍然会存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备GaN衬底的自分离方法，其步骤包括：(1)在蓝宝石衬底上用卤化物气相外延生长厚度范围在1‑5微米且分布均匀的Ga2O3薄膜；(2)在氨气气氛中对Ga2O3薄膜进行部分氮化，Ga2O3薄膜表面氮化形成多孔网格状结构的GaN单晶层，GaN单晶层厚度为原始Ga2O3薄膜厚度的10％‑40％，得到GaN/Ga2O3复合薄膜；(3)在GaN/Ga2O3复合薄膜上进行GaN厚膜的卤化物气相外延生长，获得GaN厚膜，GaN厚膜的厚度大于10微米；(4)外延完成后，降温至室温，外延GaN厚膜与衬底之间自然分离，得到自支撑GaN厚膜。

【技术特征摘要】
1.一种制备GaN衬底的自分离方法，其步骤包括：(1)在蓝宝石衬底上用卤化物气相外延生长厚度范围在1-5微米且分布均匀的Ga2O3薄膜；(2)在氨气气氛中对Ga2O3薄膜进行部分氮化，Ga2O3薄膜表面氮化形成多孔网格状结构的GaN单晶层，GaN单晶层厚度为原始Ga2O3薄膜厚度的10％-40％，得到GaN/Ga2O3复合薄膜；(3)在GaN/Ga2O3复合薄膜上进行GaN厚膜的卤化物气相外延生长，获得GaN厚膜，GaN厚膜的厚度大于10微米；(4)外延完成后，降温至室温，外延GaN厚膜与衬底之间自然分离，得到自支撑GaN厚膜。2.根据权利要求1所述的制备GaN衬底的自分离方法，其特征在于：步骤(2)中，将步骤(1)制得的的Ga2O3薄膜置于高温管式炉中，在氨气气氛下氮化2-5h，温度范围950-1100℃，得到多孔网格状分布GaN/Ga2O3复合结构薄膜，氨气流量：100-5000sccm。3.根据权利要求1所述的制备GaN衬底的自分离方法，其特征在于：步骤(2)中，将步骤(1)制得的的Ga2O3薄膜置于高温管式炉中，在氨气氮气混合气体气氛下氮化2-5h，氮化时间与需要的氮化层厚度及原始氧化镓厚度有关，温度范围950-1100℃，得到多孔网格状分布GaN/Ga2O3复合结构薄膜，总流量...

【专利技术属性】
技术研发人员：修向前，李悦文，张荣，华雪梅，谢自力，陈鹏，刘斌，施毅，郑有炓，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32