本发明专利技术涉及一种提高激光剥离效率的GaN厚膜生长方法。包括步骤如下：(1)采用草酸溶液在长有GaN籽晶的蓝宝石基板上进行腐蚀，形成均匀的纳米空洞；(2)通入氨气，在氨气保护下，升温至GaN厚膜生长温度；(3)通过金属有机化学气相沉积法或氢化物气相外延法在长有GaN籽晶的蓝宝石基板上生长GaN厚膜，再将GaN厚膜键合到硅片上，激光剥离衬底，得到GaN厚膜。本发明专利技术在长有GaN籽晶的蓝宝石基板上通过电化学腐蚀出纳米尺寸海绵枝杈状空洞，在界面处形成晶格间的弱连接，有效降低了激光剥离时激光阈值能量，使得激光剥离效率显著提高50％，同时剥离下来的GaN厚膜韧性好，品质高，不容易碎裂，合格率显著提高。格率显著提高。
【技术实现步骤摘要】
一种提高激光剥离效率的GaN厚膜生长方法
[0001]本专利技术涉及一种提高激光剥离效率的GaN厚膜生长方法，属于光电子功率器件领域。
技术介绍
[0002]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
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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。
[0003]激光剥离技术是得到GaN厚膜的重要方法之一。激光剥离技术利用紫外波段的激光光源(EgIaser>EgGaN)透过蓝宝石衬底辐照样品，使蓝宝石和GaN界面处的GaN吸收激光能量，GaN材料温度迅速升高，发生热分解生成金属Ga以及N2。N2逸出，加热样品至金属Ga的熔点30℃，使Ga融化，即能实现蓝宝石与GaN厚膜分离。
[0004]剥离之前将GaN基外延片键合在其他高电导率、热导率衬底上，再结合激光剥离技术可以获得无蓝宝石衬底的GaN基光电子和电子器件。由于激光剥离技术能够从根本上解决蓝宝石衬底对GaN基LED带来的不利影响，并且高效率、低损伤，成为新的研究热点。
[0005]中国专利文献CN102418143A公开了一种以H3PO4腐蚀衬底制备自剥离GaN单晶的方法，包括以下步骤：(1)利用金属有机化学气相沉积的方法在蓝宝石衬底上外延生长2μm
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10μm厚的GaN薄膜，形成GaN外延片；(2)将GaN外延片浸入温度为220
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280℃、浓度为70％
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90％的H3PO4溶液中腐蚀3分钟
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30分钟；(3)把腐蚀后的GaN外延片从H3PO4溶液中迅速取出放入冷水中以停止腐蚀；(4)将腐蚀后的GaN外延片清洗、吹干后，放入氢化物气相外延生长系统中外延生长GaN单晶，(5)外延生长GaN单晶结束后经过氢化物气相外延生长系统的降温过程，GaN单晶实现从蓝宝石衬底上自剥离，得到自支撑GaN单晶。然而该专利采用的酸腐蚀能力过强，虽然能使得GaN单晶自剥离，但是自剥离的GaN单晶非常容易裂片，导致GaN厚膜成品率极低。
[0006]目前的激光剥离技术过程中，由于外延在蓝宝石上的氮化镓致密性较好，因此需要较高的激光剥离能量，而较高的激光剥离能量又会导致外延片裂片或碎片，在目前技术条件下，激光剥离功率密度要求较高，剥离效率较低，因而有必要提出一种提高激光剥离效率的GaN厚膜生长方法。
技术实现思路
[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种提高激光剥离效率的GaN厚膜生长方法，在GaN籽晶衬底上，通过电化学腐蚀的方案腐蚀出纳米空洞，然后在有空洞的籽晶上生长GaN厚膜，在进行激光剥离时降低了激光阈值能量，使得激光剥离效率显著提高，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。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种提高激光剥离效率的GaN厚膜生长方法，包括步骤如下：
[0010](1)采用草酸溶液在长有GaN籽晶的蓝宝石基板上进行腐蚀，形成均匀的纳米空洞；
[0011](2)通入氨气，在氨气保护下，升温至GaN厚膜生长温度；
[0012](3)通过金属有机化学气相沉积法或氢化物气相外延法在长有GaN籽晶的蓝宝石基板上生长GaN厚膜，再将GaN厚膜键合到硅片上，激光剥离衬底，得到GaN厚膜。
[0013]根据本专利技术优选的，步骤(1)中，所述草酸溶液的浓度0.3
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2mol/L。
[0014]根据本专利技术优选的，步骤(1)中，所述腐蚀为电化学腐蚀，腐蚀电压15V，腐蚀时间5
‑
30min；进一步优选的，腐蚀时间为15min。
[0015]根据本专利技术优选的，步骤(1)中，所述纳米空洞形状为海绵枝杈状，均匀分布在蓝宝石基板的表面。
[0016]根据本专利技术优选的，步骤(1)中，所述GaN籽晶生长厚度为0.5
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5μm。
[0017]根据本专利技术优选的，步骤(2)中，所述氨气流量为10
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100L，生长温度为1050
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1150℃。
[0018]根据本专利技术优选的，步骤(2)中，采用有机化学气相沉积的方法时，生长压力控制在20
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300mbar之间，V/III比控制在150
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1500之间。
[0019]根据本专利技术优选的，步骤(2)中，采用氢化物气相外延方法时，生长压力控制在800
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1000mbar之间，V/III比控制在20
‑
200之间。
[0020]根据本专利技术优选的，步骤(3)中，所述键合所使用的材料为环氧树脂或石墨胶，键合压力0.01MP
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0.02MP，键合温度50
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200℃，键合材料的厚度为2
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10μm。
[0021]进一步优选的，键合所使用的材料为石墨胶，石墨胶的厚度为5μm。石墨胶具有更好的导热性，能降低厚膜GaN裂片。
[0022]根据本专利技术优选的，步骤(3)中，键合前GaN厚膜的厚度为500
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700μm，剥离后所得GaN厚膜的厚度为495
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695μm。
[0023]本专利技术未详尽之处，均可采用现有技术。
[0024]本专利技术的有益效果在于：
[0025]本专利技术提供了一种提高激光剥离效率的GaN厚膜生长方法，在长有GaN籽晶的蓝宝石基板上，通过电化学腐蚀的方案腐蚀出纳米尺寸海绵枝杈状空洞，并且纳米尺寸海绵枝杈状空洞均匀分布，然后在有空洞的GaN籽晶的蓝宝石基板上生长GaN厚膜至500
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700μm，在界面处形成晶格间的弱连接，有效降低了激光剥离时激光阈值能量，使得激光剥离效率显著提高50％，同时剥离下来的GaN厚膜韧性好，品质高，不容易碎裂，合格率显著提高，达到了70％，有效地降低了生产成本。
附图说明
[0026]图1为本专利技术激光剥离GaN厚膜的示意图。
[0027]图2为本专利技术草酸腐蚀后的蓝宝石基板示意图。
[0028]图3为本专利技术纳米尺寸海绵枝杈状空洞示意图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面通过实施例并结合附图对本专利技术做进一步说明，但不限于此，本专利技术未详尽说明的，均按本领域常规技术。
[0030]实施例1
[0031]如图1～3所示，一种提高激光剥离效率的GaN厚膜生长方法，包括步骤如下：
[0032](1)采用浓度为1.5mol/L的草酸溶液在长有3μm GaN籽晶的蓝宝石基板上本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高激光剥离效率的GaN厚膜生长方法，其特征在于，包括步骤如下：(1)采用草酸溶液在长有GaN籽晶的蓝宝石基板上进行腐蚀，形成均匀的纳米空洞；(2)通入氨气，在氨气保护下，升温至GaN厚膜生长温度；(3)通过金属有机化学气相沉积法或氢化物气相外延法在长有GaN籽晶的蓝宝石基板上生长GaN厚膜，再将GaN厚膜键合到硅片上，激光剥离衬底，得到GaN厚膜。2.如权利要求1所述的提高激光剥离效率的GaN厚膜生长方法，其特征在于，步骤(1)中，所述草酸溶液的浓度0.3
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2mol/L，所述GaN籽晶生长厚度为0.5
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5μm。3.如权利要求1所述的提高激光剥离效率的GaN厚膜生长方法，其特征在于，步骤(1)中，所述腐蚀为电化学腐蚀，腐蚀电压15V，腐蚀时间5
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30min；进一步优选的，腐蚀时间为15min。4.如权利要求1所述的提高激光剥离效率的GaN厚膜生长方法，其特征在于，步骤(1)中，所述纳米空洞形状为海绵枝杈状，均匀分布在蓝宝石基板的表面。5.如权利要求1所述的提高激光剥离效率的GaN厚膜生长方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氨气流量为10
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100L，生长温度为1050
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1150℃。6.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张义，王成新，王建立，李毓锋，
申请(专利权)人：山东浪潮华光光电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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