本發(fā)明涉及生長gan的sic襯底的剝離技術，具體涉及一種生長gan的sic襯底的剝離方法。

背景技術：

傳統(tǒng)的gan單晶生長工藝是在藍寶石襯底上外延gan材料，然后通過激光剝離襯底，從而得到gan單晶材料。由于藍寶石襯底的晶格與gan晶體晶格常數(shù)失配較大，因此，與gan單晶有較好晶格匹配的sic材料較藍寶石襯底有很大優(yōu)勢。但是，sic禁帶寬度接近并略小于gan材料，不能用激光剝離的方法去掉sic襯底。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種生長gan的sic襯底的剝離方法，以克服現(xiàn)有技術的不足。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種生長gan的sic襯底的剝離方法，具體包括以下步驟：

步驟1)、在sic襯底表層下形成氫層；

步驟2)、在形成氫層的sic襯底表層上生成gan單晶；

步驟3)、從sic襯底的氫層通過激光切割使sic襯底和gan單晶分離，從而實現(xiàn)生長gan的sic襯底剝離。

進一步的，具體的，步驟1)中，在sic襯底下形成氫層前將sic襯底依次通過丙酮、酒精和去離子水各超聲清洗5-10min，然后通過氮氣吹干，用于去除sic襯底表面的氧化物；其中酒精濃度大于95％，濃硫酸濃度大于95％。

進一步的，具體的，步驟1)中，在sic襯底表層下注入氫離子形成氫離子層，使sic襯底注入氫離子層處于富氫狀態(tài)從而形成氫層。

進一步的，在室溫下將能量為200kev量級的h⁺離子束注入sic材料中，注入量為2×10¹⁷ions/cm²，注入方向由上至下傾斜7^o。

進一步的，將注入h⁺離子的sic襯底氬氣氛圍下在850℃-950℃下退火5-15min形成氫層。

進一步的，步驟1)中，在sic襯底表層下注入氫離子前在sic襯底表面沉積氧化層，用于防止氫離子注入時的穿通效應；氧化層厚度為20-40nm。

進一步的，步驟2)中，在形成氫層的sic襯底上通過mocvd法生長gan單晶，采用氣壓為4.5×10⁴-5.5×10⁴pa，由氫氣攜帶三甲基鎵和氨氣進入反應腔室，sic襯底溫度為950-1050℃；生長gan厚度為400-600um。

進一步的，將步驟3)中激光切除后的gan單晶通過化學機械研磨法除去gan單晶表面的剩余sic即可得到gan單晶。

進一步的，將步驟3)中切除后的sic襯底通過化學機械平坦化磨平以備下次使用。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果

本發(fā)明一種生長gan的sic襯底的剝離方法，通過在sic襯底表層下形成氫層，然后再在形成氫層的sic襯底表層上生成gan單晶，由于在生長gan的過程中，sic襯底經歷了一千多度的熱氛圍，注入到sic襯底中氫層會在sic襯底中橫向連成一層氣泡，最后采用激光沿sic襯底形成的氫層切割將gan和sic襯底剝離出來，即可完成生長gan單晶的sic襯底的剝離，避免造成剝離過程中gan單晶受損，本方法簡單快捷，避免了直接通過激光切割將生長gan和sic襯底剝離，避免了sic襯底材料的浪費。

進一步的，通過在sic襯底表層下注入氫離子形成氫離子層，使得sic襯底表層下的氫離子層處于富氫狀態(tài)從而形成氫層，方法簡單且形成氫層穩(wěn)定。

進一步的，通過sic襯底注入氫層，將切除后的sic襯底通過化學機械平坦化磨平以備下次使用，大大降低了生產成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明氫離子注入結構示意圖。

圖2為本發(fā)明激光切割位置結構示意圖。

圖3為本發(fā)明sic襯底分離結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述：

一種生長gan的sic襯底的剝離方法，具體包括以下步驟：

步驟1)、在sic襯底表層下形成氫層；

步驟2)、在形成氫層的sic襯底表層上生成gan單晶；

步驟3)、從sic襯底的氫層通過激光切割使sic襯底和gan單晶分離，從而實現(xiàn)生長gan的sic襯底剝離。

具體的，步驟1)中，在sic襯底下形成氫層前將sic襯底依次通過丙酮、酒精和去離子水各超聲清洗5-10min，然后通過氮氣吹干，置于光學顯微鏡下觀察，看表面是否潔凈，采用這種處理方法除去sic襯底表面的氧化物；其中酒精濃度大于95％，濃硫酸濃度大于95％；

步驟1)中，在sic襯底表層下注入氫離子形成氫離子層，在sic襯底表層下注入氫離子前在sic襯底表面沉積氧化層，用于防止氫離子注入時的穿通效應；氧化層厚度為20-40nm，室溫下，將能量為200kev量級的h⁺離子束入射到sic襯底表層中去，注入量為2×10¹⁷ions/cm²，注入方向傾斜7^o，h⁺會在sic表面下1-1.4um處形成富氫狀態(tài)，注入位置如圖1所示；將注入h⁺離子的sic襯底氬氣氛圍下在850℃-950℃下退火5-15min，以修復離子注入損傷，使sic襯底注入氫離子層處于富氫狀態(tài)從而形成氫層；

步驟2)中，在注氫的sic襯底表層上通過mocvd法生長gan單晶；在生長gan單晶前先去除sic襯底表層上的氧化層，再清洗殘留溶液，通過氮氣吹干；用mocvd方法在sic襯底上生長gan單晶，采用氣壓為4.5×10⁴-5.5×10⁴pa，由氫氣攜帶三甲基鎵(tmga)和氨氣(nh3)進入反應腔室，sic襯底溫度為950-1050℃；生長gan厚度為400-600um。

經過高溫后，sic襯底中的h⁺離子已經結合成為氫氣，由于在生長gan的過程中，sic襯底經歷了一千多度熱氛圍，注入的sic中氫會在橫向連成一層氣泡，然后用激光在圖2位置處切割；sic襯底在氫氣的壓力下剝離下來，如圖3所示，剝離出來的sic拋光之后還可以重復利用，大大降低的gan的制備成本；

將步驟3)中激光切除后的gan單晶通過化學機械研磨除去gan單晶表面的剩余sic即可得到gan單晶；

將步驟3)中切除后的sic襯底通過化學機械平坦化磨平以備下次使用。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開了一種生長GaN的SiC襯底的剝離方法，通過在SiC襯底表層下形成氫層，然后再在形成氫層的SiC襯底表層上生成GaN單晶，由于在生長GaN的過程中，SiC襯底經歷了一千多度的熱氛圍，注入到SiC襯底中氫層會在SiC襯底中橫向連成一層氣泡，最后采用激光沿SiC襯底形成的氫層切割將GaN和SiC襯底剝離出來，即可完成生長GaN單晶的SiC襯底的剝離，避免造成剝離過程中GaN單晶受損，本方法簡單快捷，避免了直接通過激光切割將生長GaN和SiC襯底剝離，避免了SiC襯底材料的浪費，通過在SiC襯底表層下注入氫離子形成氫離子層，使得SiC襯底表層下的氫離子層處于富氫狀態(tài)從而形成氫層，方法簡單且形成氫層穩(wěn)定。

技術研發(fā)人員：張景文;陳旭東;翟文博;王進軍;卜忍安;王宏興;侯洵
受保護的技術使用者：西安交通大學
技術研發(fā)日：2017.07.28
技術公布日：2017.11.07