專利名稱：自剝離氮化鎵襯底材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種襯底材料的制法，尤其是自剝離氮化鎵襯底 材料的制備方法。
背景技術(shù)：
自上世紀(jì)九十年代以來，氮化鎵及其相關(guān)化合物半導(dǎo)體材料 再度引起人們的廣泛注意，由于其禁帶寬度寬，物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，擊穿 場(chǎng)強(qiáng)高，熱導(dǎo)率高等特點(diǎn)，因而在光學(xué)和電學(xué)方面有著廣泛的應(yīng)用前景，特 別是在高溫，高壓及高頻器件的制備方面有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。氮化鎵材料在制造 可見光譜中的短長(zhǎng)光發(fā)射器件方面也顯示出了很好的發(fā)展前景，現(xiàn)在氮化鎵 基的發(fā)光二極管已經(jīng)開始生產(chǎn)，氮化鎵基的激光器也研制成功。雖然氮化鎵 及其相關(guān)化合物半導(dǎo)體器件發(fā)展得很快，但在氮化鎵材料的制備中仍存在著 很大的困難，主要的"瓶頸"是還沒有合適的同質(zhì)襯底。目前，用于氮化物 半導(dǎo)體材料制備的襯底主要有碳化硅、藍(lán)寶石和硅，其中，碳化硅的晶格與氮化鎵的晶格匹配相對(duì)較好，但價(jià)格昂貴；藍(lán)寶石的晶格與氮化鎵晶格匹配 差，熱導(dǎo)率相差較大，但價(jià)格相對(duì)低；硅襯底片雖然與氮化鎵晶格匹配差， 但其價(jià)格優(yōu)勢(shì)卻非常明顯，且早已實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的批量化生產(chǎn)。由此可知， 制備氮化物半導(dǎo)體材料最合適的襯底還是氮化鎵自己。氮化鎵在制備工藝上 主要有分子?xùn)|外延技術(shù)(MBE)、金屬有機(jī)物氣相外延技術(shù)(M0CVD)和氫或氯化 物氣相外延技術(shù)(HVPE),其中，前兩種技術(shù)的設(shè)備成本高，生長(zhǎng)速度慢，不適合生長(zhǎng)較厚的氮化鎵外延層來作為襯底；氫或氯化物氣相外延技術(shù)的特點(diǎn)是生長(zhǎng)速度快，常用于生長(zhǎng)較厚的外延層，設(shè)備與制備成本相對(duì)低，是得到 氮化鎵襯底非常合適的技術(shù)。人們?yōu)榱双@得氮化鎵的同質(zhì)襯底，作了一些嘗試和努力，如在2002年11月27曰公開的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書CN 1381870A中披露的一種"獲得大面積高質(zhì)量GaN自支撐襯底的方法"。它首 先在藍(lán)寶石襯底上橫向外延獲得低位錯(cuò)密度GaN薄膜，然后在EL0 GaN薄膜 上進(jìn)行氫化物氣相外延，獲得大面積、低位錯(cuò)密度的GaN厚膜，之后釆用激 光掃描輻照剝離技術(shù)，將GaN厚膜從藍(lán)寶石襯底上剝離下來，再進(jìn)行表面拋 光處理，以獲得高質(zhì)量的GaN自支撐襯底。但是，這種方法存在著不足之處, 首先，氮化鎵與藍(lán)寶石的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)均相差較大，兩者結(jié)合后， 其間極易產(chǎn)生應(yīng)力，而這種應(yīng)力將隨著氮化鎵外延層厚度的增加而增大，在 激光剝離前就會(huì)使外延層表面產(chǎn)生龜裂,從而難以得到大面積的氮化鎵薄膜,降底了其成品率；其次，激光掃描輻照剝離技術(shù)是利用激光對(duì)GaN厚膜和襯 底的界面區(qū)加熱使之溶化后分離的，它雖能將GaN厚膜和襯底剝離開，然而， 因GaN不是良導(dǎo)電體，其導(dǎo)熱性欠佳，當(dāng)激光輻照界面區(qū)時(shí)產(chǎn)生的局部高溫 高壓會(huì)使GaN厚膜的內(nèi)應(yīng)力增加，使已有的龜裂進(jìn)一步加劇，從而更難獲得 大面積的氮化鎵薄膜。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提 供一種利用藍(lán)寶石襯底與氮化鎵之間晶格及熱膨脹系數(shù)的差異所產(chǎn)生的應(yīng)力 來實(shí)現(xiàn)兩者分離的自剝離氮化鎵襯底材料的制備方法。所釆用的技術(shù)方案包括分子束外延法或金屬有機(jī)物氣相外延法和氬或氯 化物氣相外延法，特別是它是按以下步驟完成的(a)使用分子束外延法或 金屬有機(jī)物氣相外延法于藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)一層氮化鋁或氮化鎵成核層，再 使用氫或氯化物氣相外延法于其上生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層；(b)將覆有氮化 鋁或氮化鎵成核層和氮化鎵外延層的藍(lán)寶石襯底的溫度在時(shí)間^20min降至 《20(TC,待氮化鎵外延層與藍(lán)寶石襯底分離后，再分別在低于常壓和常壓下 于氮化鎵外延層上使用氫或氯化物氣相外延法依次各生長(zhǎng)一層氮化鎵外延 層；(c)將三層氮化鎵外延層構(gòu)成的片狀物經(jīng)研磨和化學(xué)機(jī)械拋光，制得自 剝離氮化鎵襯底材料。作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的氮化鋁或氮化鎵成核層的厚度為 0. 5 5jim;所述的首層氮化鎵外延層的厚度為80 - 120 pm;所述的使用氫 或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)首層氮化鎵外延層時(shí)的氯化氫與氨氣的比例為1: 150~ 200,源區(qū)溫度為800 ~ 900°C,生長(zhǎng)區(qū)溫度為1030 ~ 107CTC ,氣壓為l個(gè)大氣壓；所述的在低于常壓下生長(zhǎng)的第二層氮化鎵外延層的厚度為10-30 pm;所述的使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)第二層氮化鎵外延層時(shí)的氯化氫 與氨氣的比例為1: 130-170,源區(qū)溫度為800 90(TC,生長(zhǎng)區(qū)溫度為1030 ~ 107(TC,氣壓為0.5個(gè)大氣壓；所述的在常壓下生長(zhǎng)的第三層氮化鎵外延層 的厚度為300 ~ 400 p m;所述的使用氬或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)第三層氮化
鎵時(shí)的氯化氫與氨氣的比例為1: 130 - 170,源區(qū)溫度為800 ~ 900°C，生長(zhǎng) 區(qū)溫度為1030 - 107(TC，氣壓為l個(gè)大氣壓。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是，其一，先后使用分子?xùn)|外延法或金屬有 機(jī)物氣相外延法和氫或氯化物氣相外延法于藍(lán)寶石襯底上依次分別生長(zhǎng)一層 氮化鋁或氮化鎵成核層和一層氮化鎵外延層，不僅解決了藍(lán)寶石襯底上不易 直接生長(zhǎng)氮化鎵外延層的難題，還為下一步的自剝離奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)；其二, 將覆,有氮化鋁或氮化鎵成核層和氮化鎵外延層的藍(lán)寶石襯底的溫度在時(shí)間< 20min降至《20(TC,待氮化鎵外延層與藍(lán)寶石襯底分離后，再分別在低于常 壓和常壓下于氮化鎵外延層上使用氫或氯化物氣相外延法依次各生長(zhǎng)一層氮 化鎵外延層的工藝步驟，既巧妙地利用了藍(lán)寶石襯底與氮化鎵之間晶格及熱 膨脹系數(shù)差異，通過相對(duì)快速降溫而使它們之間產(chǎn)生應(yīng)力來將兩者自行分離， 又因選擇低于常壓下的氫或氯化物氣相外延法來生長(zhǎng)第二層氮化鎵外延層， 增加了氮化鎵外延生長(zhǎng)的側(cè)向生長(zhǎng)速率，而將產(chǎn)生龜裂的首層氮化鎵外延層 重新聯(lián)接起來，還因使用常壓氫或氯化物氣相外延法能快速生長(zhǎng)第三層氮化 鎵外延層，使氮化鎵外延層的厚度在盡短的時(shí)間里就達(dá)到了襯底所需的尺寸。 對(duì)分離后的首層氮化鎵外延層表面和制得的第二層氮化鎵外延層表面分別使 用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行表征，從得到的掃描電鏡照片可知，首層氮化 鎵外延層的表面布滿裂紋，而重新相聯(lián)后的第二層氮化鎵外延層的表面平整光滑；其三，將三層氮化鎵外延層構(gòu)成的片狀物經(jīng)研磨和化學(xué)機(jī)械拋光，制 得了完整的氮化鎵襯底片；其四，在不需新增任何設(shè)備及工藝種類的情況下， 僅通過氫或氯化物氣相外延法固有的工藝條件就達(dá)到了自剝離的目的，大大 降低了工藝的復(fù)雜性和制備成本，極適于工業(yè)化生產(chǎn)。作為有益效果的進(jìn)一步體現(xiàn)， 一是氮化鋁或氮化鎵成核層的厚度選為0. 5 ~ 5 Mm，使其于最薄的情況下就能實(shí)現(xiàn)緩沖層的功能；二是三層氮化鎵外 延層的厚度分別選用S0 120jam、 10 ~ 30 " m和300 ~ 400 n m,既利于首層 氮化鎵外延層與藍(lán)寶石襯底的自剝離，又易于將已龜裂的首層氮化鎵外延層 重新聯(lián)接起來，還使同質(zhì)襯底氮化鎵的尺度達(dá)到使用要求。附,圖說明下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

圖1是對(duì)分離后的首層氮化鎵外延層表面使用美國(guó)FEI公司的Sirion200型掃描電子顯微鏡拍攝的掃描電鏡(SEM)照片，由SEM照片可看出，與 藍(lán)寶石襯底分離后的氮化鎵外延層的表面布滿了裂紋；圖2是對(duì)制得的第二層氮化鎵外延層表面使用美國(guó)FEI公司的Sirioii 200型掃描電子顯微鏡拍攝的掃描電鏡(SEM)照片，由SEM照片可看出，重 新相聯(lián)后的氮化鎵外延層的表面是平整且光滑的。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:按以下步驟依次完成制備a)使用分子?xùn)| 外延法于藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)一層氮化鋁層，其中，氮化鋁層的厚度為0. 5 inni。 再使用氫或氯化物氣相外延法于其上生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層，其中，首層氮 化鎵外延層的厚度為80pm,使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)首層氮化鎵外 延層時(shí)的氯化氫與氨氣的比例為1: 150，源區(qū)溫度為800'C,生長(zhǎng)區(qū)溫度為 103(TC,氣壓為l個(gè)大氣壓。b)將覆有氮化鋁層和氮化鎵外延層的藍(lán)寶石 襯底的溫度在時(shí)間3min降至l(TC。待氮化鎵外延層與藍(lán)寶石襯底分離后， 得到如圖l所示的氮化鎵外延層。再分別在低于常壓和常壓下于氮化鎵外延 層上使用氫或氯化物氣相外延法依次各生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層；其中，在低 于常壓下生長(zhǎng)的第二層氮化鎵外延層的厚度為lO)am,使用氫或氯化物氣相 外延法生長(zhǎng)第二層氮化鎵外延層時(shí)的氯化氫與氨氣的比例為1: 130，源區(qū)溫 度為80(TC,生長(zhǎng)區(qū)溫度為103(TC，氣壓為O. 5個(gè)大氣壓，獲得如圖2所示 的氮化鎵外延層；在常壓—；生長(zhǎng)的第三層氮化鎵外延層的厚度為400)am，使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)第三層氮化鎵時(shí)的氯化氫與氨氣的比例為1: 170,源區(qū)溫度為90(TC,生長(zhǎng)區(qū)溫度為1070°C，氣壓為1個(gè)大氣壓。c)將三層氮化鎵外延層構(gòu)成的片狀物經(jīng)研磨和化學(xué)機(jī)械拋光，制得自剝離氮化鎵襯底材料。實(shí)施例2:按以下步驟依次完成制備a)使用分子?xùn)|外延法于藍(lán)寶石 襯底上生長(zhǎng)一層氮化鋁層其中，氮化鋁層的厚度為2jum。再使用氫或氯化 物氣相外延法于其上生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層，其中，首層氮化鎵外延層的厚 度為90 Mm,使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)首層氮化鎵外延層時(shí)的氯化氫 與氨氣的比例為l: 160，源區(qū)溫度為83(TC,生長(zhǎng)區(qū)溫度為104(TC ，氣壓為 1個(gè)大氣壓。b)將覆有氮化鋁層和氮化鎵外延層的藍(lán)寶石襯底的溫度在時(shí) 間5min降至5(TC。待氮化鎵外延層與藍(lán)寶石襯底分離后，;辱到如圖l所示
的氮化鎵外延層。再分別在低于常壓和常壓下于氮化鎵外延層上使用氫或氯 化物氣相外延法依次各生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層；其中，在低于常壓下生長(zhǎng)的第二層氮化鎵外延層的厚度為15nm，使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)第二 層氮化鎵外延層時(shí)的氯化氫與氨氣的比例為1: 140,源區(qū)溫度為830。C，生 長(zhǎng)區(qū)溫度為1040°C,氣壓為0. 5個(gè)大氣壓，獲得如圖2所示的氮化鎵外延層； 在常壓下生長(zhǎng)的第三層氮化鎵外延層的厚度為380 nm，使用氫或氯化物氣相 外延法生長(zhǎng)第三層氮化鎵時(shí)的氯化氫與氨氣的比例為1:160,源區(qū)溫度為880 。C,生長(zhǎng)區(qū)溫度為106(TC,氣壓為l個(gè)大氣壓。c)將三層氮化鎵外延層構(gòu) 成的片狀物經(jīng)研磨和化學(xué)機(jī)械拋光，制得自剝離氮化鎵襯底材料。實(shí)施例3:按以下步驟依次完成制備a)使用分子?xùn)|外延法于藍(lán)寶石 襯底上生長(zhǎng)一層氮化鋁層，其中，氮化鋁層的厚度為3ym。再使用氫或氯化 物氣相外延法于其上生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層，其中，首層氮化鎵外延層的厚 度為lOO)am,使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)首層氮化鎵外延層時(shí)的氯化氫 與氨氣的比例為l: 175,源區(qū)溫度為85(TC，生長(zhǎng)區(qū)溫度為105(TC，氣壓為 1個(gè)大氣壓。b)將覆有氮化鋁和氮化鎵外延層的藍(lán)寶石襯底的溫度在時(shí)間 10min降至IOO'C。待氮化鎵外延層與藍(lán)寶石襯底分離后，得到如圖1所示的 氮化鎵外延層。再分別在低于常壓和常壓下于氮化鎵外延層上使用氫或氯化 物氣相外延法依次各生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層；其中，在低于常壓下生長(zhǎng)的第 二層氮化鎵外延層的厚度為20ym,使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)第二層 氮化鎵外延層時(shí)的氯化氫與氨氣的比例為1: 150,源區(qū)溫度為85(TC，生長(zhǎng) 區(qū)溫度為105(TC,氣壓為0.5個(gè)大氣壓，獲得如圖2所示的氮化鎵外延層； 在常壓下生長(zhǎng)的第三層氮化鎵外延層的厚度為350 pm，使用氫或氯化物氣相 外延法生長(zhǎng)第三層氮化鎵時(shí)的氯化氫與氨氣的比例為1:150,源區(qū)溫度為850 。C，生長(zhǎng)區(qū)溫度為105(TC,氣壓為l個(gè)大氣壓。c)將三層氮化鎵外延層構(gòu)成的片狀物經(jīng)研磨和化學(xué)機(jī)械拋光，制得自剝離氮化鎵襯底材料。實(shí)施例4:按以下步驟依次完成制備a)使用分子?xùn)|外延法于藍(lán)寶石 襯底上生長(zhǎng)一層氮化鋁層，其中，氮化鋁層的厚度為4pm。再使用氫或氯化 物氣相外延法于其上生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層，其中，首層氮化鎵外延層的厚 度為110pm,使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)首層氮化鎵外延層時(shí)的氯化氫 與氨氣的比例為l: 190,源區(qū)溫度為88(TC,生長(zhǎng)區(qū)溫度為1060°C ，氣壓為 1個(gè)大氣壓。b)將覆有氮化鋁層和氮化鎵外延層的藍(lán)寶石襯底的溫度在時(shí) 間15min降至15(TC。待氮化鎵外延層與藍(lán)寶石襯底分離后，得到如圖1所 示的氮化鎵外延層。再分別在低于常壓和常壓下于氮化鎵外延層上使用氬或氯化物氣相外延法依次各生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層；其中，在低于常壓下生長(zhǎng)的第二層氮化鎵外延層的厚度為25jum,使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)第 二層氮化鎵外延層時(shí)的氯化氫與氨氣的比例為1: 160，源區(qū)溫度為88(TC， 生長(zhǎng)區(qū)溫度為1060'C，氣壓為0.5個(gè)大氣壓，獲得如圖2所示的氮化鎵外延 層；在常壓下生長(zhǎng)的第三層氮化鎵外延層的厚度為330 pm，使用氫或氯化物 氣相外延法生長(zhǎng)第三層氮化鎵時(shí)的氯化氫與氨氣的比例為1: 140，源區(qū)溫度 為83(TC，生長(zhǎng)區(qū)溫度為104(TC，氣壓為l個(gè)大氣壓。c)將三層氮化鎵外 延層構(gòu)成的片狀物經(jīng)研磨初化學(xué)機(jī)械拋光，制得自剝離氮化鎵襯底材料。實(shí)施例5:按以下步驟依次完成制備a)使用分子束外延法于藍(lán)寶石 襯底上生長(zhǎng)一層氮化鋁層，其中，氮化鋁層的厚度為5nrn。再使用氫或氯化 物氣相外延法于其上生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層，其中，首層氮化鎵外延層的厚 度為120Mm,使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)首層氮化鎵外延層時(shí)的氯化氫 與氨氣的比例為l: 200,源區(qū)溫度為90(TC，生長(zhǎng)區(qū)溫度為107(TC,氣壓為 1個(gè)大氣壓。b)將覆有氮化鋁層和氮化鎵外延層的藍(lán)寶石襯底的溫度在時(shí) 間20min降至20(TC。待氮化鎵外延層與藍(lán)寶石襯底分離后，得到如圖1所 示的氮化鎵外延層。再分別在低于常壓和常壓下于氮化鎵外延層上使用氫或氯化物氣相外延法依次各生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層；其中，在低于常壓下生長(zhǎng)的第二層氮化鎵外延層的厚度為30|im,使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)第 二層氮化鎵外延層時(shí)的氯化氫與氨氣的比例為1: 170,源區(qū)溫度為900匸， 生長(zhǎng)區(qū)溫度為107(TC，氣壓為0.5個(gè)大氣壓，獲得如圖2所示的氮化鎵外延 層；在常壓下生長(zhǎng)的第三層氮化鎵外延層的厚度為300)am，使用氫或氯化物 氣相外延法生長(zhǎng)第三層氮化鎵時(shí)的氯化氫與氨氣的比例為1: 130,源區(qū)溫度 為80(TC,生長(zhǎng)區(qū)溫度為.03(TC,氣壓為l個(gè)大氣壓。c)將三層氮化鎵外 延層構(gòu)成的片狀物經(jīng)研磨和化學(xué)機(jī)械拋光，制得自剝離氮化鎵襯底材料。 再分別使用金屬有機(jī)物氣相外延法于藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)一層氮化鋁層或 使用分子束外延法或金屬有機(jī)物氣相外延法于藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)一層氮化鎵成核層，重復(fù)上述實(shí)施例1-5,同樣得到和獲得圖l、圖2所示的氮化鎵外 延層以及制得自剝離氮化鎵襯底材料。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的自剝離氮化鎵襯底材料的制備 方法進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明 的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明 也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種自剝離氮化鎵襯底材料的制備方法，包括分子束外延法或金屬有機(jī)物氣相外延法和氫或氯化物氣相外延法，其特征在于是按以下步驟完成的(a)使用分子束外延法或金屬有機(jī)物氣相外延法于藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)一層氮化鋁或氮化鎵成核層，再使用氫或氯化物氣相外延法于其上生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層；(b)將覆有氮化鋁或氮化鎵成核層和氮化鎵外延層的藍(lán)寶石襯底的溫度在時(shí)間≤20min降至≤200℃，待氮化鎵外延層與藍(lán)寶石襯底分離后，再分別在低于常壓和常壓下于氮化鎵外延層上使用氫或氯化物氣相外延法依次各生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層；(c)將三層氮化鎵外延層構(gòu)成的片狀物經(jīng)研磨和化學(xué)機(jī)械拋光，制得自剝離氮化鎵襯底材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自剝離氮化鎵襯底材料的制備方法，其特征是 氮化鋁或氮化鎵成核層的厚度為0. 5~5nm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自剝離氮化鎵襯底材料的制備方法，其特征是 首層氮化鎵外延層的厚度為80~120nm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自剝離氮化鎵襯底材料的制備方法，其特征是 使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)首層氮化鎵外延層時(shí)的氯化氫與氨氣的比例 為1: 150 - 200，源區(qū)溫度為800 ~ 900°C，生長(zhǎng)區(qū)溫度為1030 ~ 1070°C,氣 壓為l個(gè)大氣壓。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自剝離氮化鎵襯底材料的制備方法，其特征是 在低于常壓下生長(zhǎng)的第二層氮化鎵外延層的厚度為10~30|uni。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自剝離氮化鎵襯底材料的制備方法，其特征是使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)第二層氮化鎵外延層時(shí)的氯化氫與氨氣的比 例為1: 130~170,源區(qū)溫度為800 ~ 900°C，生長(zhǎng)區(qū)溫度為1030 ~ 1070。C ， 氣壓為0. 5個(gè)大氣壓。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自剝離氮化鎵襯底材料的制備方法，其特征是 在常壓下生長(zhǎng)的第三層氮化鎵外延層的厚度為300 ~ 400 Mm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的自剝離氮化鎵襯底材料^制備方法，其特征是 使用氫或氯化物氣相外延法生長(zhǎng)第三層氮化鎵時(shí)的氯化氬與氨氣的比例為1: 130 - 170,源區(qū)溫度為800 ~ 900°C,生長(zhǎng)區(qū)溫度為1030 ~ 1070匸，氣壓 為1個(gè)大氣壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自剝離氮化鎵襯底材料的制備方法。它包括分子束外延法或金屬有機(jī)物氣相外延法和氫或氯化物氣相外延法，步驟為(a)使用分子束外延法或金屬有機(jī)物氣相外延法于藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)氮化鋁或氮化鎵成核層，再使用氫或氯化物氣相外延法于其上生長(zhǎng)氮化鎵外延層；(b)將覆有氮化鋁或氮化鎵成核層和氮化鎵外延層的藍(lán)寶石襯底的溫度在時(shí)間≤20min降至≤200℃，待氮化鎵外延層與藍(lán)寶石襯底分離后，再分別在低于常壓和常壓下于氮化鎵外延層上使用氫或氯化物氣相外延法依次各生長(zhǎng)一層氮化鎵外延層；(c)經(jīng)研磨和化學(xué)機(jī)械拋光，制得自剝離氮化鎵襯底材料。它利用藍(lán)寶石襯底與氮化鎵間晶格及熱膨脹系數(shù)差異，僅通過相對(duì)快速降溫就將兩者自剝離。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101154570SQ20061009622
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月30日
發(fā)明者尹志軍, 李新化, 王玉琦, 解新建, 凱 邱, 飛 鐘 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院