[發明專利]一種氮化鎵薄膜層的制備方法及襯底

在審

• 申請號: 201210424784.1
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN103794469A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 涂冶
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張天舒

1.一種氮化鎵薄膜層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取間接襯底，并對所述間接襯底進行清洗；

在所述間接襯底的表面形成石墨烯薄膜層；

在所述石墨烯薄膜層的表面形成氮化鎵薄膜層。

2.根據權利要求1所述的氮化鎵薄膜層的制備方法，其特征在于，在對所述間接襯底進行清洗的步驟包括：

將甲苯、四氯化碳、丙酮、乙醇、去離子水混合獲得混合清洗液；

利用所述混合清洗液對所述間接襯底進行超聲清洗；

在濃硫酸和H₂O₂的混合液中浸泡所述間接襯底；

利用HF溶液去除所述間接襯底表面的原生氧化層；

利用去離子水沖洗所述間接襯底；

去除所述間接襯底表面的水分。

3.根據權利要求2所述的氮化鎵薄膜層的制備方法，其特征在于，所述間接襯底超聲清洗5～10min，所述間接襯底在濃硫酸和H₂O₂的混合液中浸泡3～6min，利用去離子水沖洗所述間接襯底3～8次。

4.根據權利要求2所述的氮化鎵薄膜層的制備方法，其特征在于，利用質量濃度為2.5～4.5%的HF溶液刻蝕掉所述間接襯底表面的原生氧化層。

5.根據權利要求2所述的氮化鎵薄膜層的制備方法，其特征在于，利用高純氮氣吹干所述間接襯底，以去除所述間接襯底表面的水分。

6.根據權利要求1所述的氮化鎵薄膜層的制備方法，其特征在于，在所述間接襯底的表面制作石墨烯薄膜層的步驟包括：

在所述間接襯底的表面形成SiC薄膜層；

使所述SiC薄膜層熱分解，從而在所述間接襯底的表面形成石墨烯薄膜層。

7.根據權利要求6所述的氮化鎵薄膜層的制備方法，其特征在于，通過高溫升華、液相外延、磁控濺射、脈沖激光沉積、化學氣相沉積或分子束外延工藝在所述間接襯底的表面形成SiC薄膜層。

8.根據權利要求6所述的氮化鎵薄膜層的制備方法，其特征在于，在所述間接襯底的表面形成SiC薄膜層的步驟包括：

在所述間接襯底表面均勻鋪展聚碳硅烷；

在1050～1300℃的溫度下使所述聚碳硅烷裂解形成SiC薄膜層。

9.根據權利要求6所述的氮化鎵薄膜層的制備方法，其特征在于，在所述間接襯底的表面形成石墨烯薄膜層之前還需要：

在500～900℃的溫度下原位烘烤所述間接襯底1～3小時。

10.根據權利要求6所述的氮化鎵薄膜層的制備方法，其特征在于，將表面形成有所述SiC薄膜層的所述間接襯底放置在溫度為1100℃以上的環境中，使所述SiC薄膜層熱分解，從而在所述石墨烯薄膜層的表面形成石墨烯薄膜層。

11.根據權利要求6所述的氮化鎵薄膜層的制備方法，其特征在于，在所述間接襯底的表面形成氮化鎵薄膜層的步驟中，將表面形成有石墨烯薄膜層的所述間接襯底放置在900℃以上的環境中，并通入TMGa氣體和NH₃氣體，載氣體為H₂氣，使所述石墨烯薄膜層中的C=C雙鍵斷裂，并與·NH2和/或MMG結合形成氮化鎵薄膜層。

12.根據權利要求11所述的氮化鎵薄膜層的制備方法，其特征在于，在形成氮化鎵薄膜層后，還包括退火處理，用以減小所述氮化鎵薄膜層的應力。

13.根據權利要求1-12任意一項所述的氮化鎵薄膜層的制備方法，其特征在于，所述間接襯底為藍寶石襯底、SiC襯底或Si襯底、LiAlO₃襯底或ZnO襯底。

14.一種襯底，包括間接襯底和設置在所述間接襯底表面的氮化鎵層，其特征在于，在所述間接襯底和所述氮化鎵層之間還設有石墨烯薄膜層。

15.根據權利要求14所述的襯底，其特征在于，用于制作LED、藍光激光器和太陽能電池。