适用于GaN外延的金刚石（111）晶面取向的衬底制备方法技术

一种适用于GaN外延的金刚石(111)晶面取向的衬底制备方法，包括以下步骤：(1)通过高温高压法生长(111)晶向金刚石单晶；(2)切割；(3)研磨；(4)等离子体刻蚀；(5)在暴露位错的缺陷进行慢速金刚石同质外延，填补暴露缺陷的金刚石衬底表面；(6)对金刚石单晶衬底表面进行机械研磨，将同质外延层进行减薄并使表面平坦化；(7)退火；(8)抛光；(9)去除样品表面杂质；(10)通过光刻和干法刻蚀在衬底表面制备适配于GaN外延的金刚石衬底图形化表面形貌。该方法利用高温高压法与化学气相沉积法相结合制备高质量金刚石(111)图形衬底，可有效降低衬底表面缺陷密度，获得了金刚石(111)取向高质量单晶衬底。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体材料，具体涉及到一种用于半导体金刚石单晶材料gan外延衬底的制备方法。

技术介绍

1、金刚石材料作为一种新型半导体材料，其战略定位面向特殊条件下的高端半导体器件应用。人造金刚石高质量单晶衬底材料大多采用高温高压法(hpht)制备，cvd法金刚石单晶衬底虽然能够进行大尺寸拼接与异质单晶制备，但由于成本控制和成品率的问题，依然无法实现高质量批量可控的衬底制备。

2、目前金刚石单晶主流制备的hpht与cvd法产品均以(100)晶面金刚石为主要生长面。但是(100)晶面的金刚石衬底与gan(0001)晶格失配率为37％，很难实现高质量gan单晶薄膜的异质外延。

3、常规的金刚石与gan的复合为使用低温键合转移方式实现，这种复合方式对接触面表面加工要求高，存在转移过程gan层易开裂、键合层热阻大等问题，产业化难度较高。解决上述问题的一种方法为使用(111)晶向金刚石单晶衬底，该衬底的(111)晶面碳原子面密度大，与gan材料晶格失配为3.45％，低于蓝宝石衬底的14％与硅衬底的17％，能直接进行gan或aln/gan结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种适用于GaN外延的金刚石(111)晶面取向的衬底制备方法，其特征是，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的适用于GaN外延的金刚石(111)晶面取向的衬底制备方法，其特征是，所述步骤(1)中金刚石单晶籽晶采用六边形金刚石0.1mm级籽晶；高温高压生长的压力为5-7GPa，生长温度为1400-1600℃，生长时间为200-250小时。

3.根据权利要求1所述的适用于GaN外延的金刚石(111)晶面取向的衬底制备方法，其特征是，所述步骤(2)中金刚石单晶籽晶的外径尺寸不小于8mm；切割的定向角控制范围为0-5°。

4.根据权利要求1所述的适用于G...

【技术特征摘要】

1.一种适用于gan外延的金刚石(111)晶面取向的衬底制备方法，其特征是，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的适用于gan外延的金刚石(111)晶面取向的衬底制备方法，其特征是，所述步骤(1)中金刚石单晶籽晶采用六边形金刚石0.1mm级籽晶；高温高压生长的压力为5-7gpa，生长温度为1400-1600℃，生长时间为200-250小时。

3.根据权利要求1所述的适用于gan外延的金刚石(111)晶面取向的衬底制备方法，其特征是，所述步骤(2)中金刚石单晶籽晶的外径尺寸不小于8mm；切割的定向角控制范围为0-5°。

4.根据权利要求1所述的适用于gan外延的金刚石(111)晶面取向的衬底制备方法，其特征是，所述步骤(3)中高表面粗糙度是表面平均粗糙度达到1-3nm；所述清洁是使用高温混合强酸进行煮沸然后超声振动，所述高温混合强酸是80℃的强酸混合液，强酸混合液中浓硫酸体积分数为80％，浓硝酸体积分数为20％。

5.根据权利要求1所述的适用于gan外延的金刚石(111)晶面取向的衬底制备方法，其特征是，所述步骤(4)中氢气与氧气的体积比为9：1；刻蚀温度为800-1000℃；刻蚀时间为2小时。

6.根据权利要求1所述的适用于gan外延的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王希玮，彭燕，王英楠，韩赛斌，徐现刚，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：