[發(fā)明專利]一種用于GaN生長的復合襯底的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201210068033.0 | 申請日： | 2012-03-14 |
| 公開（公告）號： | CN103305909A | 公開（公告）日： | 2013-09-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 孫永健;張國義;童玉珍 | 申請（專利權(quán)）人： | 東莞市中鎵半導體科技有限公司 |
| 主分類號： | C30B25/20 | 分類號： | C30B25/20;C30B29/40 |
| 代理公司： | 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11200 | 代理人： | 李稚婷 |
| 地址： | 523500 *** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 gan 生長 復合 襯底 制備 方法 | ||
1.一種用于GaN生長的復合襯底的制備方法，包括如下步驟：
1a)在藍寶石襯底上生長GaN單晶外延層；
1b)將生長在藍寶石襯底上的GaN外延片通過環(huán)氧類快干膠粘結(jié)到一臨時襯底上，然后通過激光剝離方法將藍寶石襯底剝離掉；
1c)將粘結(jié)在臨時襯底上的GaN外延片與一熔點超過1000℃的導熱導電襯底鍵合在一起，環(huán)氧類快干膠在鍵合過程中碳化，臨時襯底脫落，得到鎵極性面朝上的GaN外延片與導熱導電襯底鍵合在一起的復合襯底。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1a)在藍寶石襯底上生長GaN單晶外延層，步驟1b)將GaN單晶外延層從藍寶石襯底轉(zhuǎn)移到臨時襯底上，然后在GaN單晶表面蒸鍍一金屬反射層，再進行步驟1c)。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟1a)進行GaN外延生長的過程中，先生長一層GaN，然后在其上生長一層反射層材料，通過光刻及干法刻蝕將這層反射層材料制備為微米級或納米級的周期性結(jié)構(gòu)，并要求在這些結(jié)構(gòu)的間隙處露出GaN表面，之后繼續(xù)生長GaN單晶至所需厚度，然后進行步驟1b)，其中所述反射層材料的折射率與GaN不同，熔點在1000℃以上。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述反射層材料是SiO2或SiN。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1a)中所述藍寶石襯底是圖形化藍寶石襯底，該圖形化藍寶石襯底是按照復合襯底中反射層的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過光刻剝離在藍寶石表面制備出微米級或納米級的周期性結(jié)構(gòu)圖形而得到。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1c)的鍵合方法為剛性鍵合或柔性介質(zhì)鍵合，其中：剛性鍵合是在溫度500℃到900℃，壓力3噸/平方英寸到10噸/平方英寸條件下，將粘結(jié)在臨時襯底的GaN外延片直接范德瓦爾茲鍵合到導熱導電襯底上，剛性鍵合中的導熱導電層襯底材料與GaN的熱脹系數(shù)差別在10％以內(nèi)；柔性介質(zhì)鍵合是先在待鍵合的表面蒸鍍鍵合金屬，然后在溫度200℃到900℃，壓力1噸/平方英寸到5噸/平方英寸條件下，將粘結(jié)在臨時襯底上的GaN外延片與導熱導電襯底鍵合在一起。
7.一種用于GaN生長的復合襯底的制備方法，包括如下步驟：
2a)利用藍寶石襯底生長GaN單晶外延層；
2b)將生長在藍寶石襯底上的外延片與一熔點超過1000℃導熱導電襯底鍵合在一起；
2c)通過激光剝離方法將藍寶石襯底剝離掉，得到氮極性面朝上的GaN外延片與導熱導電襯底鍵合在一起的復合襯底。
8.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟2a)在藍寶石襯底上生長GaN單晶外延層后，再在GaN單晶表面蒸鍍一金屬反射層，然后進行步驟2b)。
9.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，在步驟2a)進行GaN外延生長的過程中，先生長一層GaN，然后在其上生長一層反射層材料，通過光刻及干法刻蝕將這層反射層材料制備為微米級或納米級的周期性結(jié)構(gòu)，并要求在這些結(jié)構(gòu)的間隙處露出GaN表面，之后繼續(xù)生長GaN單晶至所需厚度，然后進行步驟2b)，其中所述反射層材料的折射率與GaN不同，熔點在1000℃以上。
10.如權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述反射層材料是SiO2或SiN。
11.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟2b)的鍵合方法為剛性鍵合或柔性介質(zhì)鍵合，其中：剛性鍵合是在溫度500℃到900℃，壓力3噸/平方英寸到10噸/平方英寸條件下，將藍寶石襯底上的GaN外延片直接范德瓦爾茲鍵合到導熱導電襯底上，剛性鍵合中的導熱導電層襯底材料與GaN的熱脹系數(shù)差別在10％以內(nèi)；柔性介質(zhì)鍵合是先在待鍵合的表面蒸鍍鍵合金屬，然后在溫度200℃到900℃，壓力1噸/平方英寸到5噸/平方英寸條件下，將藍寶石襯底上的GaN外延片與導熱導電襯底鍵合在一起。
12.如權(quán)利要求1～11任一所述的制備方法，其特征在于，所述導熱導電襯底的材料選自金屬W、Ni、Mo、Pd、Au和Cr中一種或多種的合金，或者是這些金屬中的一種或多種與Cu的合金，或者是Si晶體、SiC晶體或AlSi晶體。
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