專利名稱：自支撐氮化鎵襯底的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種自支撐氮化鎵襯底的制作方法。
背景技術(shù)：
氮化鎵材料是第三代半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為3. 4ev,由于它的性質(zhì)穩(wěn)定，又是波長位于藍(lán)紫光的直接帶隙發(fā)光材料，因此是制造藍(lán)紫光發(fā)光二極管(LED)，高遷移率晶體管的材料，國家半導(dǎo)體照明把氮化鎵材料列為中心。但是目前氮化鎵材料主要是通過在異質(zhì)襯底(藍(lán)寶石、SiC、ZnO)進(jìn)行外延，由于氮化鎵和異質(zhì)襯底存在較大的晶格和熱膨脹系數(shù)失配，使得異質(zhì)外延的氮化鎵材料的位錯(cuò)和缺陷密度較高，難以制造高質(zhì)量的光電子器件。 基于氮化鎵襯底的同質(zhì)外延技術(shù)將會(huì)解決這一問題，而生長高質(zhì)量大面積的氮化鎵晶體是目前面臨的最大難點(diǎn)，如何實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量大面積的氮化鎵晶體的生長的工業(yè)化和市場化將是解決目前國家半導(dǎo)體照明以及相關(guān)光電子產(chǎn)業(yè)的重中之重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種自支撐氮化鎵襯底的制作方法，該方法具有工藝簡單，操作方便，高效率等特點(diǎn)，同時(shí)還能得到高質(zhì)量，低成本的氮化鎵襯底。傳統(tǒng)氮化鎵材料生長在異質(zhì)襯底(藍(lán)寶石、碳化硅、硅等)上，由于異質(zhì)襯底同氮化鎵存在較大的熱失配和晶格失配，導(dǎo)致生長厚膜氮化鎵時(shí)出現(xiàn)破裂，這嚴(yán)重影響到優(yōu)質(zhì)氮化鎵襯底的制作。本發(fā)明通過在氮化鎵薄膜上生長金屬納米薄膜，經(jīng)過退火形成納米網(wǎng)狀顆粒。而納米網(wǎng)狀顆粒的作用一是降低氮化鎵材料的位錯(cuò)密度，通過調(diào)整納米網(wǎng)狀顆粒的大小和高度，就可以生長出厚度達(dá)到50-2000 μ m,而不破裂。作用二是在金屬納米薄膜表面形成大量的V坑，而這些 V坑就是能夠成功分離源襯底和氮化鎵襯底的關(guān)鍵條件。本發(fā)明提供一種自支撐氮化鎵襯底的制作方法，其中包括如下步驟步驟1 取一襯底；步驟2 在襯底上生長一層薄膜層；步驟3 在薄膜層上生長一層納米薄膜，得到一基片；步驟4:對(duì)基片進(jìn)行退火，退火后使基片上的納米薄膜形成納米顆粒，形成源襯底；步驟5 在源襯底的納米薄膜上生長出自支撐襯底；步驟6 將源襯底與自支撐襯底通過機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)分離，完成制作。其中襯底的材料為藍(lán)寶石、氮化硅、硅或氧化鋅。其中薄膜層的材料為氮化鎵或氧化鋅。其中，該薄膜層的厚度為10-500nm。其中納米薄膜的材料為Ti、Al、Ta、Zr、V、Pt或Ni，或者及其組合。其中退火的溫度為300-1000°C，退火的條件是在氨氣和氫氣的氣氛下進(jìn)行。其中自支撐襯底是通過氫化物氣相沉積技術(shù)生長，該自支撐襯底的材料為氮化鎵。其中自支撐襯底的厚度為50-2000 μ m。


為使審查員能進(jìn)一步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其目的，以下結(jié)合附圖及較佳具體實(shí)施例的詳細(xì)說明如后，其中圖1是本發(fā)明步驟2的生長結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明步驟3的生長結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明步驟4的退火后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明步驟5的生長結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明步驟6分離后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1所示，本發(fā)明提供一種自支撐氮化鎵襯底的制作方法，其中包括如下步驟步驟1 取一襯底10，該襯底10的材料為藍(lán)寶石、氮化硅、硅或氧化鋅；步驟2 在襯底10上生長一層薄膜層11，該薄膜層11的材料為氮化鎵或氧化鋅， 該薄膜層11的厚度為10-500nm ；氮化鎵或者氧化鋅薄膜層不需要進(jìn)行摻雜。可以通過商業(yè)化的金屬有機(jī)化合物氣相沉積(MOVPE)或者氫化物氣相沉積(HVPE)來生長氮化鎵或者
氧化鋅薄膜層。步驟3 在薄膜層11上生長一層納米薄膜12，得到一基片，該納米薄膜12的材料為Ti、Al、Ta、Zr、V、Pt或Ni，或者及其組合；生長的設(shè)備有電子束蒸發(fā)(EB)，磁控濺射等；步驟4 對(duì)基片進(jìn)行退火，退火后使基片上的納米薄膜12形成納米顆粒12’，形成源襯底；在快速退火爐(RCT)中選擇適當(dāng)時(shí)間，退火溫度控制在300-1000°C，退火的條件是在氨氣和氫氣的氣氛下進(jìn)行，這樣就可以得到金屬納米顆粒；步驟5 在源襯底的納米薄膜12’上生長出自支撐襯底13，該自支撐襯底13是通過氫化物氣相沉積技術(shù)生長，該自支撐襯底13的材料為氮化鎵，該自支撐襯底13的厚度為 50-2000 μm ；步驟6 將源襯底與自支撐襯底13通過機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)分離，完成制作。實(shí)施例請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D1所示，本發(fā)明提供一種自支撐氮化鎵襯底的制作方法，其中包括如下步驟步驟1 取一襯底10，該襯底10的材料為藍(lán)寶石。步驟2 在襯底10上生長一層氮化鎵薄膜層11，該薄膜層11的厚度為lOOnm。步驟3 在薄膜層11上生長一層Ti納米薄膜12。步驟4 對(duì)基片進(jìn)行退火，退火后使基片上的納米薄膜12形成納米顆粒12’，在氨氣和氫氣的氣氛下退火溫度為500°C。步驟5 在源襯底的納米薄膜12’上生長出自支撐襯底13，該自支撐襯底13的材料為氮化鎵，該自支撐襯底13的厚度為1000 μ m。
步驟6 將源襯底與自支撐襯底13通過機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)分離，完成制作。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自支撐氮化鎵襯底的制作方法，其中包括如下步驟 步驟1 取一襯底；步驟2 在襯底上生長一層薄膜層；步驟3 在薄膜層上生長一層納米薄膜，得到一基片；步驟4 對(duì)基片進(jìn)行退火，退火后使基片上的納米薄膜形成納米顆粒，形成源襯底；步驟5 在源襯底的納米薄膜上生長出自支撐襯底；步驟6 將源襯底與自支撐襯底通過機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)分離，完成制作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自支撐氮化鎵襯底的制作方法，其中襯底的材料為藍(lán)寶石、 氮化硅、硅或氧化鋅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自支撐氮化鎵襯底的制作方法，其中薄膜層的材料為氮化鎵或氧化鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自支撐氮化鎵襯底的制作方法，其中，該薄膜層的厚度為 10-500nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自支撐氮化鎵襯底的制作方法，其中納米薄膜的材料為Ti、 Al、Ta、Zr、V、Pt或Ni，或者及其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自支撐氮化鎵襯底的制作方法，其中退火的溫度為 300-1000°C，退火的條件是在氨氣和氫氣的氣氛下進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自支撐氮化鎵襯底的制作方法，其中自支撐襯底是通過氫化物氣相沉積技術(shù)生長，該自支撐襯底的材料為氮化鎵。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自支撐氮化鎵襯底的制作方法，其中自支撐襯底的厚度為 50-2000 μ m0
全文摘要
本發(fā)明提供一種自支撐氮化鎵襯底的制作方法，其中包括如下步驟步驟1取一襯底；步驟2在襯底上生長一層薄膜層；步驟3在薄膜層上生長一層納米薄膜，得到一基片；步驟4對(duì)基片進(jìn)行退火，退火后使基片上的納米薄膜形成納米顆粒，形成源襯底；步驟5在源襯底的納米薄膜上生長出自支撐襯底；步驟6將源襯底與自支撐襯底通過機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)分離，完成制作。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102208340SQ201110134149
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者伊?xí)匝? 劉志強(qiáng), 孫波, 汪煉成, 王國宏, 郭恩卿 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所