自支撑氮化镓层及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种自支撑氮化镓层的制作方法，包括：提供支撑衬底；在支撑衬底的表面形成氮化物缓冲层；在氮化物缓冲层的表面形成图形化掩膜层，图形化掩膜层内形成有若干个开口，开口暴露出氮化物缓冲层；于开口内及图形化掩膜层的表面形成氮化镓层，包括如下步骤：至少于开口内形成第一氮化镓层，第一氮化镓层为N型掺杂层或者半绝缘掺杂层；于第一氮化镓层上形成第二氮化镓层，第二氮化镓层为半绝缘掺杂层；将所得结构进行降温处理，以得到自支撑氮化镓层。本发明专利技术中掺杂的第一氮化镓层改变晶格取向倾向于横向生长，利于相邻开口内第一氮化镓层在图形化掩膜层弥合成片状，使得后续氮化镓层更容易剥离，提高了自支撑氮化镓层的结晶质量。

Self supported gallium nitride layer and its fabrication

【技术实现步骤摘要】
自支撑氮化镓层及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，特别是涉及氮化镓外延单晶衬底的制作方法。
技术介绍
与传统衬底材料相比，氮化镓具有禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、电子饱和漂移速度高、抗辐射能力强和良好的化学稳定性等优越特性，是迄今理论上电光、光电转换效率最高的材料体系。由于缺乏同质衬底，氮化镓、氮化铝等半导体长期以来是在蓝宝石、碳化硅、硅、砷化镓等异质衬底上生长的，而氮化镓、氮化铝等半导体与异质衬底之间存在着较大的晶格失配和热膨胀系数的失配，使得外延晶体产生了大量的位错和微裂纹，这些严重影响了晶体的质量，进而影响了氮化镓、氮化铝等半导体基器件的性能，所以氮化镓、氮化铝等半导体同质衬底的获得就成为解决晶体质量和提高器件性能有效途径。HVPE法(HydrideVaporPhaseEpitaxy,氢化物气相外延法)以较高的生长速率和较低的设备成本成为量产氮化物衬底的优选方法，采用HVPE法在异质衬底上生长厚度超过200微米的氮化物，然后将异质衬底去掉，就得到自支撑氮化物衬底。但由于该氮化物层仍是在异质衬底上生长，再加上部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自支撑氮化镓层的制作方法，其特征在于，所述自支撑氮化镓层的制作方法包括：/n提供支撑衬底；/n在所述支撑衬底的表面形成氮化物缓冲层；/n在所述氮化物缓冲层的表面形成图形化掩膜层，所述图形化掩膜层内形成有若干个开口，所述开口暴露出所述氮化物缓冲层；/n于所述开口内及所述图形化掩膜层的表面形成氮化镓层，包括如下步骤：/n至少于所述开口内形成第一氮化镓层，所述第一氮化镓层为N型掺杂层或者半绝缘掺杂层；/n于所述第一氮化镓层上形成第二氮化镓层，所述第二氮化镓层为半绝缘掺杂层；/n将所得结构进行降温处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种自支撑氮化镓层的制作方法，其特征在于，所述自支撑氮化镓层的制作方法包括：
提供支撑衬底；
在所述支撑衬底的表面形成氮化物缓冲层；
在所述氮化物缓冲层的表面形成图形化掩膜层，所述图形化掩膜层内形成有若干个开口，所述开口暴露出所述氮化物缓冲层；
于所述开口内及所述图形化掩膜层的表面形成氮化镓层，包括如下步骤：
至少于所述开口内形成第一氮化镓层，所述第一氮化镓层为N型掺杂层或者半绝缘掺杂层；
于所述第一氮化镓层上形成第二氮化镓层，所述第二氮化镓层为半绝缘掺杂层；
将所得结构进行降温处理。


2.根据权利要求1所述的自支撑氮化镓层的制作方法，其特征在于，于所述衬底的表面形成所述氮化物缓冲层包括如下步骤：
于所述衬底的表面形成至少一层MgxInyGazAlwN层作为所述氮化物缓冲层，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤w≤1且x+y+z+w＝1。


3.根据权利要求1或2所述的自支撑氮化镓层的制作方法，其特征在于，所述第一氮化镓层及所述第二氮化镓层均为采用碳或铁元素掺杂的半绝缘掺杂层，所述第一氮化镓层及所述第二氮化镓层中碳或铁元素的掺杂浓度均大于4E+16atom/cm3。


4.根据权利要求3所述的自支撑氮化镓层的制作方法，其特征在于，对所述第一氮化镓层及所述第二氮化镓层进行碳掺杂的掺杂源包括含碳气体或者含碳气体的混合气，含碳气体为CnH2n+2,n＝1～10的整数；对所述第一氮化镓层及所述第二氮化镓层进行铁元素掺杂的掺杂物质包括纯度在5N以上的铁单质或有机铁源，所述有机铁源包括二茂铁及羧基铁中的至少一种。


5.根据权利要求1或2所述的自支撑氮化镓层的制作方法，其特征在于，所述第一氮化镓层为采用硅掺杂的N型掺杂层，且所述第一氮化镓层中硅的掺杂浓度大于等于1E+16atom/cm3。


6.根据权利要求5所述的自支撑氮化镓层的制作方法，其特征在于，对所述第一氮化镓...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘仁锁，王颖慧，特洛伊·乔纳森·贝克，罗晓菊，
申请(专利权)人：镓特半导体科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31