[發明專利]一種基于磁控濺射氮化鋁的氮化鎵單結晶基板制造方法

在審

• 申請號: 202110260067.9
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113046712A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 山本曉;張海濤;劉良宏;許彬;龐博
• 申請（專利權）人: 無錫吳越半導體有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06;C30B23/02;C30B29/40
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 劉秀穎

1.一種基于磁控濺射氮化鋁的氮化鎵單結晶基板制造方法，包括四氧化鎂鋁鈧(ScAlMgO₄)，其特征在于，包括以下步驟：

S1、選取四氧化鎂鋁鈧(ScAlMgO₄)作為基板襯底；

S2、采用磁控濺射法在所述四氧化鎂鋁鈧(ScAlMgO₄)基板襯底上形成氮化鋁(AlN)薄膜層；

S3、在S2步驟中形成的氮化鋁(AlN)薄膜層上通過HVPE氣相生長法在高溫環境下外延生長氮化鎵(GaN)單晶層；

S4、將氮化鎵(GaN)單晶層上的四氧化鎂鋁鈧(ScAlMgO₄)基板襯底和氮化鋁(AlN)薄膜層去除，獲得氮化鎵(GaN)單結晶基板；

S5、采用研磨機和拋光機先后對氮化鎵(GaN)單晶層研磨和拋光處理；

S6、采用堿性水溶液將氮化鎵(GaN)單結晶基板洗凈。

2.根據權利要求1所述的一種基于磁控濺射氮化鋁的氮化鎵單結晶基板制造方法，其特征在于：所述S2步驟中，通過磁控濺射鍍膜裝置在四氧化鎂鋁鈧(ScAlMgO₄)基板襯底上形成氮化鋁(AlN)薄膜層。

3.根據權利要求1所述的一種基于磁控濺射氮化鋁的氮化鎵單結晶基板制造方法，其特征在于：所述步驟S3中，在800-1050℃的高溫反應條件下，通過HVPE氣相生長法促成氮化鎵(GaN)單晶層的外延生長，并控制氮化鎵(GaN)單晶層厚度在四氧化鎂鋁鈧(ScAlMgO₄)基板襯底厚度的0.2-1.5倍之間。

4.根據權利要求1所述的一種基于磁控濺射氮化鋁的氮化鎵單結晶基板制造方法，其特征在于：所述步驟S4中，通過對四氧化鎂鋁鈧(ScAlMgO₄)基板襯底和氮化鎵(GaN)單晶層之間施加橫向物理應力，使得氮化鎵(GaN)單晶層從四氧化鎂鋁鈧(ScAlMgO₄)基板襯底上剝離，采用線切割設備對氮化鎵(GaN)單晶層進行切片，切割方向垂直于氮化鎵(GaN)單晶層的中軸線方向。

5.根據權利要求1所述的一種基于磁控濺射氮化鋁的氮化鎵單結晶基板制造方法，其特征在于：所述步驟S5中，采用膠態二氧化硅的化學機械研磨拋光法研磨拋光氮化鎵(GaN)單晶層表面。

6.根據權利要求1所述的一種基于磁控濺射氮化鋁的氮化鎵單結晶基板制造方法，其特征在于：所述步驟S6中，采用堿性水溶液、硬度低于氮化鎵(GaN)單晶層且吸收堿性水溶液的高分子化合物材料，在氮化鎵(GaN)單晶層表面的平行方向移動擦刷洗凈。