一种GaN单晶生长方法技术

本发明专利技术公开了一种GaN单晶生长方法，包括以下步骤：S1：采用GaN同质采用制成衬底，通过机械加工，将GaN同质材料加工成直径为5厘米的衬底，将GaN同质材料加工成的衬底固定于基座上，S2：将S1中得到的基座与GaN同质材料制成的衬底固定于石英管炉壁上，采用多个加热装置对石英管炉，使得石英管炉内形成低温区与高温区，而基座与GaN同质材料制成的衬底位于高温区内，其中低温区温度控制在800摄氏度至900摄氏度之间，高温区温度控制在1000摄氏度至1100摄制度之间。通过四步使GaN单晶进行生长，使用的原料及生长过程成本较低,能够在较高的生长速率得到晶体质量和光学性，工艺简单，生长速率快，实用化程度高，可用于生长大尺寸的GaN，厚层GaN缺陷密度小。厚层GaN缺陷密度小。

【技术实现步骤摘要】
一种GaN单晶生长方法


[0001]本专利技术涉及GaN单晶
，尤其涉及一种GaN单晶生长方法。

技术介绍

[0002]GaN，中文名:氮化镓，常温常压下是纤锌矿结构，是现今半导体照明中蓝光发光二极管的核心材料，GaN半导体材料有二种基本结构:纤锌矿和闪锌矿，常温常压下惟有纤锌矿结构为稳定相。纤锌矿结构由两套六角密堆积子格子沿c轴方向平移3c/8套构而形成，所属空间群为或P63mc，周期表第ⅢA，VA族元素化合物，原子晶体，半导体。六方晶系纤矿型结构，为直接带隙半导体，室温禁带宽度3.39eV，电子和空穴有效惯性质量分别为0.19和0.6，电阻率>107Ω
·
m，电子迁移率(1.25～1.50)
×
10
‑
2m2/(V
·
s)。
[0003]现有的GaN单晶生长方法由于很难得到大尺寸的GaN体单晶材料,到目前为止,GaN器件主要是采用蓝宝石衬底,通过异质外延方法制作.由于存在较大晶格失配和热失配,造成的缺陷较多,限制了器件性能的提高，工艺比较复杂，生长速率比较慢。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种GaN单晶生长方法。
[0005]一种GaN单晶生长方法，包括以下步骤：
[0006]S1：采用GaN同质采用制成衬底，通过机械加工，将GaN同质材料加工成直径为5厘米的衬底，将GaN同质材料加工成的衬底固定于基座上；
[0007]S2：将S1中得到的基座与GaN同质材料制成的衬底固定于石英管炉壁上，采用多个加热装置对石英管炉，使得石英管炉内形成低温区与高温区，而基座与GaN同质材料制成的衬底位于高温区内，其中低温区温度控制在800摄氏度至900摄氏度之间，高温区温度控制在1000摄氏度至1100摄制度之间；
[0008]S3：将高纯度的液态金属镓加入S2中的低温区内，温度保持在800摄氏度900摄氏度之间，然后对石英管炉通入HCL气体作为原料，同时将载气气体通入石英管炉内，以气体作为载气，使高纯度的液态金属镓与HCL气体进行化学反应，反应得到GaCl，化学反应公式为2HC+2Ga
→
2GaCl+H2，再通过石英管炉上的出气管道将未反应完的HCL和作为载气气体排出；
[0009]S4：将S3中的到的GaCl传输至高温区，温度控制在1000摄氏度至1100摄氏度之间，使得GaCl传输至GaN同质材料制成的衬底上，对位于石英管炉内的GaN同质材料制成的衬底处通入NH3作为反应原料，使得NH3与GaCl进行化学反应，通过NH3与GaCl进行化学反应得到GaN单晶体，化学反应公式为GaCl+NH3
→
GaN+HC+H2；
[0010]S5：通过石英管炉上的出气管道将未反应的NH3气体通过出气管道排出，停止对石英管炉进行加热，使石英管炉内的温度降低，通过激光剥离技术将GaN同质材料制成的衬底上生产的GaN单晶体剥下，即可得到GaN单晶。
[0011]优选的，步骤S3中的液态金属镓与HCL气体进行化学反应温在800摄氏度至900摄氏度之间，液态金属镓与HCL气体进行化学反应温度具体控制为850摄氏度左右。
[0012]优选的，步骤S3中的载气气体为H2，步骤S5中得到的GaN的单晶体的厚度为2mm。
[0013]优选的，步骤S4中NH3与GaCl进行化学反应的温度为1000摄氏度至1100摄氏度之间，NH3与GaCl进行化学反应的具体稳固控制在1050摄氏度左右。
[0014]本专利技术提出的一种GaN单晶生长方法,通过四步使GaN单晶进行生长，使用的原料及生长过程成本较低,能够在较高的生长速率得到晶体质量和光学性，工艺简单，生长速率快，实用化程度高，可用于生长大尺寸的GaN，厚层GaN缺陷密度小。
具体实施方式
[0015]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步解说。
[0016]实施例一：
[0017]本专利技术提出的一种GaN单晶生长方法，包括以下步骤：
[0018]S1：采用GaN同质采用制成衬底，通过机械加工，将GaN同质材料加工成直径为5厘米的衬底，将GaN同质材料加工成的衬底固定于基座上；
[0019]S2：将S1中得到的基座与GaN同质材料制成的衬底固定于石英管炉壁上，采用多个加热装置对石英管炉，使得石英管炉内形成低温区与高温区，而基座与GaN同质材料制成的衬底位于高温区内，其中低温区温度控制在800摄氏度至900摄氏度之间，高温区温度控制在1000摄氏度至1100摄制度之间；
[0020]S3：将高纯度的液态金属镓加入S2中的低温区内，温度保持在800摄氏度900摄氏度之间，然后对石英管炉通入HCL气体作为原料，同时将载气气体通入石英管炉内，以气体作为载气，使高纯度的液态金属镓与HCL气体进行化学反应，反应得到GaCl，化学反应公式为2HC+2Ga
→
2GaCl+H2，再通过石英管炉上的出气管道将未反应完的HCL和作为载气的N2、H2气体排出；
[0021]S4：将S3中的到的GaCl传输至高温区，温度控制在1000摄氏度至1100摄氏度之间，使得GaCl传输至GaN同质材料制成的衬底上，对位于石英管炉内的GaN同质材料制成的衬底处通入NH3作为反应原料，使得NH3与GaCl进行化学反应，通过NH3与GaCl进行化学反应得到GaN单晶体，化学反应公式为GaCl+NH3
→
GaN+HC+H2；
[0022]S5：通过石英管炉上的出气管道将未反应的NH3气体通过出气管道排出，停止对石英管炉进行加热，使石英管炉内的温度降低，通过激光剥离技术将GaN同质材料制成的衬底上生产的GaN单晶体剥下，即可得到GaN单晶。
[0023]其中，步骤步骤S3中的液态金属镓与HCL气体进行化学反应温在800摄氏度至900摄氏度之间，液态金属镓与HCL气体进行化学反应温度具体控制为850摄氏度左右。
[0024]其中，步骤步骤S3步骤中的载气气体为H2，步骤S5中得到的GaN的单晶体的厚度为2mm。
[0025]实施例二：
[0026]本专利技术提出的一种GaN单晶生长方法，包括以下步骤：
[0027]S1：采用GaN同质采用制成衬底，通过机械加工，将GaN同质材料加工成直径为5厘米的衬底，将GaN同质材料加工成的衬底固定于基座上；
[0028]S2：将S1中得到的基座与GaN同质材料制成的衬底固定于石英管炉壁上，采用多个加热装置对石英管炉，使得石英管炉内形成低温区与高温区，而基座与GaN同质材料制成的衬底位于高温区内，其中低温区温度控制在800摄氏度至900摄氏度之间，高温区温度控制在1000摄氏度至1100摄制度之间；
[0029]S3：将高纯度的液态金属镓加入S2中的低温区内，温度保持在800摄氏度900摄氏度之间，然后对石英管炉通入HCL气体作为原料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN单晶生长方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采用GaN同质采用制成衬底，通过机械加工，将GaN同质材料加工成直径为5厘米的衬底，将GaN同质材料加工成的衬底固定于基座上；S2：将S1中得到的基座与GaN同质材料制成的衬底固定于石英管炉壁上，采用多个加热装置对石英管炉，使得石英管炉内形成低温区与高温区，而基座与GaN同质材料制成的衬底位于高温区内，其中低温区温度控制在800摄氏度至900摄氏度之间，高温区温度控制在1000摄氏度至1100摄制度之间；S3：将高纯度的液态金属镓加入S2中的低温区内，温度保持在800摄氏度900摄氏度之间，然后对石英管炉通入HCL气体作为原料，同时将载气气体通入石英管炉内，以气体作为载气，使高纯度的液态金属镓与HCL气体进行化学反应，反应得到GaCl，化学反应公式为2HC+2Ga
→
2GaCl+H2，再通过石英管炉上的出气管道将未反应完的HCL和作为载气的N2、H2气体排出；S4：将S3中的到的GaCl传输至高温区，温度控制在1000摄氏度至1100摄氏度之间，使得GaCl传输至GaN同质材料制成的衬底上，对位...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄亚军，黎忠瑾，
申请(专利权)人：深圳宝铭微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：