[發(fā)明專利]氮化鎵單晶襯底的制備方法

有效

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• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111681946B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設計）人: 盧敬權;莊文榮;孫明
• 申請（專利權）人: 東莞市中鎵半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L29/06
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 羅泳文

1.一種氮化鎵單晶襯底的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

步驟1)，提供一氮化鎵模板，所述氮化鎵模板包括依次層疊的藍寶石襯底、緩沖層、第一非摻雜氮化鎵層、超晶格量子阱層及第二非摻雜氮化鎵層，所述超晶格量子阱層為周期排列的AlxInyGa1-x-yN/AlaInbGa1-a-bN多層膜，0≤x≤0.5，0≤y≤0.5，0≤a≤0.5，0≤b≤0.5，AlxInyGa1-x-yN/AlaInbGa1-a-bN的厚度范圍介于1納米～20納米；

步驟2)，采用氫化物氣相外延方法在所述氮化鎵模板上外延生長氮化鎵層；

步驟2-1)，采用氫化物氣相外延方法在所述氮化鎵模板上外延生長第一氮化鎵層，所述第一氮化鎵層的厚度介于100微米～450微米之間；

步驟2-2)，采用激光剝離方法將所述氮化鎵模板中的所述藍寶石襯底剝離，獲得薄氮化鎵單晶襯底；

步驟2-3)，采用物理方法或者化學方法去除所述薄氮化鎵單晶襯底中晶體質量最差的底層部分；

步驟2-4)，采用氫化物氣相外延方法在所述薄氮化鎵單晶襯上外延生長第二氮化鎵層，獲得厚氮化鎵單晶襯底；

步驟2-5)，將所述厚氮化鎵單晶襯底進行研磨拋光，獲得氮化鎵單晶襯底。

2.根據權利要求1所述的氮化鎵單晶襯底的制備方法，其特征在于，步驟1)包括以下步驟：

步驟1-1)，提供一藍寶石襯底，在所述藍寶石襯底上生長緩沖層；

步驟1-2)，采用金屬有機化學氣相沉積法，在所述緩沖層上連續(xù)生長第一非摻雜氮化鎵層，超晶格量子阱層及第二非摻雜氮化鎵層；其中，所述周期排列的Al_xIn_yGa_1-x-yN/Al_aIn_bGa_1-a-bN多層膜，x+y≤1，a+b≤1，x與a不相等，y與b不相等，不同周期的x，y，a及b的數值為相同或不相同。

3.根據權利要求2所述的氮化鎵單晶襯底的制備方法，其特征在于：步驟2-1)中，所述第一氮化鎵層為摻雜或非摻雜。

4.根據權利要求1所述的氮化鎵單晶襯底的制備方法，其特征在于，步驟2-3)所去除的所述質量最差的底層部分的厚度介于50微米～220微米之間。

5.根據權利要求1所述的氮化鎵單晶襯底的制備方法，其特征在于：步驟2-3)所述的物理方法包括激光燒蝕去除及等離子刻蝕中的一種，所述化學方法包括磷酸腐蝕及堿腐蝕中的一種。

6.根據權利要求1所述的氮化鎵單晶襯底的制備方法，其特征在于：步驟2-4)中，所述第二氮化鎵層為摻雜或非摻雜。

7.根據權利要求1所述的氮化鎵單晶襯底的制備方法，其特征在于，步驟2-5)采用研磨拋光設備對所述厚氮化鎵單晶襯底進行單次或多次拋光，然后進行切邊及倒角處理，以獲所述氮化鎵單晶襯底。