【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体，尤其涉及一种制备半绝缘氮化镓衬底的方法。
技术介绍
1、近年来，随着消费电子的升级和电气化程度的加深，大功率开关器件具备小尺寸、高功率密度、高的频率特性的优势，在电子电力领域起到越来越重要的作用。其中，以第三代半导体为代表的氮化镓(gan)材料凭借其禁带宽度大、击穿电场高、高的电子饱和速度、高的热导率等优异的性能在众多半导体材料中脱颖而出。gan材料作为半导体材料，其中最突出的一个特点是可以在al gan/gan异质结界面形成高浓度(大于1013cm-2)和高迁移率(大于1500cm2/v·s)的二维电子气(2deg),基于此，氮化镓在光电子器件，高功率、高频、微波射频器件及其相关电路等领域有着广泛的应用。
2、目前，利用氮化镓材料制备的器件应用最广泛的是氮化镓基高电子迁移率晶体管(gan hemt)，其主要结构为水平结构，gan hemt器件使用的衬底主要有蓝宝石(al2o3)、碳化硅(sic)、硅(si)和氮化镓(gan)自支撑衬底等，其中al2o3、sic、si非本征衬底由于与gan的晶格失配和热膨胀系数失配等问题，会使外延生长产生的位错密度高达108-1010cm-2，导致器件出现高的泄露电流、低的击穿电压等问题。而gan自支撑hemt器件由于不存在衬底与外延的晶格失配与热膨胀系数失配等问题，器件可实现更好的性能。
3、现有的氮化镓半绝缘衬底的制备主要是通过高温扩散将含碳的气体杂质掺入衬底内，这种氮化镓半绝缘衬底的制备方法掺杂效率不高，制备的衬底内部缺陷密度较大，同时需要在高
技术实现思路
1、本专利技术的技术目的在于提供一种制备半绝缘氮化镓衬底的方法，能够实现衬底的高效率掺杂，同时可以对衬底内部的缺陷起到有效的修复作用，从而制备高质量的氮化镓半绝缘衬底。
2、为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的，提供一种制备半绝缘氮化镓衬底的方法，包括如下步骤：
3、预处理氮化镓单晶非掺杂衬底；
4、将所述氮化镓单晶非掺杂衬底置于超临界态第一介质中；
5、在所述超临界态第一介质中溶解含碳元素的第二介质，保持预设时长；
6、得到半绝缘氮化镓衬底。
7、进一步地，所述将所述氮化镓单晶非掺杂衬底置于超临界态第一介质中，包括：
8、对所述氮化镓单晶非掺杂衬底进行减薄，使所述氮化镓单晶非掺杂衬底厚度为300μm-400μm；
9、将所述氮化镓单晶非掺杂衬底依次放入丙酮、异丙醇、去离子水中清洗。
10、进一步地，所述预处理氮化镓单晶非掺杂衬底，之前还包括步骤：
11、在蓝宝石衬底上生长500-700μm非掺杂氮化镓单晶；
12、将所述非掺杂氮化镓单晶与所述蓝宝石衬底分离，得到所述氮化镓单晶非掺杂衬底。
13、进一步地，所述非掺杂氮化镓单晶的生长方式采用金属有机气相沉积法或者氢化物气相外延法，所述非掺杂氮化镓单晶与所述蓝宝石衬底的分离方式采用激光剥离、牺牲衬底或自分离技术。
14、进一步地，所述将所述氮化镓单晶非掺杂衬底置于超临界态第一介质中，包括：
15、将所述氮化镓单晶非掺杂衬底放入超临界反应腔内，调节反应腔的温度和压强到临界点以上，升温至100℃-200℃，升压至20mpa-30mpa，使通入的第一介质进入超临界状态，维持预定时间。
16、进一步地，所述第一介质为二氧化碳、氮气或水，所述反应腔的温度为120℃-150℃，压强为20mpa-30mpa。
17、进一步地，所述在所述超临界态第一介质中溶解含碳元素的第二介质，保持预设时长，包括：
18、向所述超临界反应腔通入所述第二介质，所述第二介质为含碳元素气体，保持6-8小时。
19、进一步地，所述第二介质为甲烷、乙烯或丙烷。
20、进一步地，所述第二介质通入所述超临界反应腔的流量小于或等于800sccm。
21、进一步地，所述得到半绝缘氮化镓衬底，包括：
22、缓慢调节所述超临界反应腔的温度为室温，气压为大气压强；
23、从所述反应腔取出所述半绝缘氮化镓衬底。
24、本专利技术中制备半绝缘氮化镓衬底的方法与现有技术相比，有益效果在于：
25、由于超临界态的第一介质具有极高的溶解性和渗透性，含碳元素的第二介质溶解在超临界态的第一介质中，可以被第二介质携带渗透到氮化镓单晶非掺杂衬底的内部，实现高效率掺杂，同时可以对衬底内部的缺陷起到有效的修复作用，制备出高质量的氮化镓半绝缘衬底。
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1.一种制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，所述将所述氮化镓单晶非掺杂衬底置于超临界态第一介质中，包括：
3.根据权利要求1所述的制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，所述预处理氮化镓单晶非掺杂衬底，之前还包括步骤：
4.根据权利要求3所述的制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，所述非掺杂氮化镓单晶的生长方式采用金属有机气相沉积法或者氢化物气相外延法，所述非掺杂氮化镓单晶与所述蓝宝石衬底的分离方式采用激光剥离、牺牲衬底或自分离技术。
5.根据权利要求1所述的制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，所述将所述氮化镓单晶非掺杂衬底置于超临界态第一介质中，包括：
6.根据权利要求5所述的制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，所述第一介质为二氧化碳、氮气或水，所述反应腔的温度为120℃-150℃，压强为20MPa-30MPa。
7.根据权利要求5所述的制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，所述在所述超临界态第一介质中溶解含碳元
8.根据权利要求7所述的制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，所述第二介质为甲烷、乙烯或丙烷。
9.根据权利要求7所述的制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，所述第二介质通入所述超临界反应腔的流量小于或等于800sccm。
10.根据权利要求1所述的制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，所述得到半绝缘氮化镓衬底，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，所述将所述氮化镓单晶非掺杂衬底置于超临界态第一介质中，包括：
3.根据权利要求1所述的制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，所述预处理氮化镓单晶非掺杂衬底，之前还包括步骤：
4.根据权利要求3所述的制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，所述非掺杂氮化镓单晶的生长方式采用金属有机气相沉积法或者氢化物气相外延法，所述非掺杂氮化镓单晶与所述蓝宝石衬底的分离方式采用激光剥离、牺牲衬底或自分离技术。
5.根据权利要求1所述的制备半绝缘氮化镓衬底的方法，其特征在于，所述将所述氮化镓单晶非掺杂衬底置于超临界态第一介质中，包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘新科，王敏，秦宏志，张冠张，黎晓华，贺威，朱德亮，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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