[發明專利]一種氧化鎵膜的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010432428.9
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111663181B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 修向前;辛國慶;李悅文;張榮;華雪梅;謝自力;陳鵬;韓平;陸海;施毅;鄭有炓
• 申請（專利權）人: 辛國慶
• 主分類號: C30B29/16
• 分類號: C30B29/16;C30B25/18
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 林德強

1.一種氧化鎵膜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

1）采用鹵化物氣相外延法，在襯底上制得氮化鎵膜；

2）在含氧氣氛中，將氮化鎵膜氧化形成氧化鎵/氮化鎵復合膜；

3）采用鹵化物氣相外延法，在氧化鎵/氮化鎵復合膜上進行氧化鎵的原位厚膜生長，形成氧化鎵膜；

4）將氧化鎵膜與襯底剝離，得到氧化鎵膜；

所述步驟1）中，鹵化物氣相外延法制備氮化鎵膜的方法是：用氯源氣體與金屬鎵反應生成氯化鎵，再將氯化鎵與氮源氣體在襯底上反應生成氮化鎵膜；

所述步驟1）中，氯源氣體選自氯氣、氯化氫氣體中的一種或其組合；氮源氣體為氨氣；鹵化物氣相外延法的工藝條件為：反應壓力為0.8~1.2個大氣壓；溫度為800℃~1200℃；N與Ga的原子輸入比為（1~15）：1；

所述步驟1）中，鹵化物氣相外延法制備氮化鎵膜的反應系統包含兩個溫區，低溫區和高溫區；在低溫區，溫度為800℃~950℃，金屬鎵與氯化氫或氯氣反應生成GaCl作為鎵源；在高溫區，溫度為900℃~1200℃，以氨氣作為氮源，GaCl和NH₃混合發生反應，得到氮化鎵膜；當采用氨氣作為氮源氣體時，氨氣流量為800sccm~1200sccm，氨氣的載氣為氮氣，氮氣流量為3500sccm~4500sccm；

所述步驟1）中，襯底為藍寶石；

所述步驟2）中，含氧氣氛的氣體選自氧氣或者氧氣氮氣混合氣體；O與Ga的原子輸入比為（1~20）：1；

所述步驟3）的鹵化物氣相外延法的反應體系中，參與反應的氣體為氯化氫和氧氣，載氣為氮氣，調節低溫區溫度為800℃~950℃，在高溫區溫度為900℃~1200℃，氧氣流量500sccm~700sccm，作為氧氣載氣的氮氣流量4slm~6slm；氯化氫流量為40sccm~60sccm，作為氯化氫載氣的氮氣流量400sccm~600sccm，總氮氣流量為9slm~11slm；

所述步驟3）中，氧化鎵膜的厚度大于15微米。

2.根據權利要求1所述的一種氧化鎵膜的制備方法，其特征在于：所述步驟2）中，氧化的溫度為900℃~1200℃；氧化的時間為0.1h~6h。

3.根據權利要求1所述的一種氧化鎵膜的制備方法，其特征在于：所述步驟4）中，剝離的方法為激光剝離或化學腐蝕。