一种厚膜氮化镓与衬底蓝宝石自剥离的实现方法

摘要

本发明涉及一种厚膜氮化镓与衬底蓝宝石自剥离的实现方法，其特征在于采用了带有钝化层超大纳米孔径GaN作为厚膜的模板。在生长厚膜GaN之前，在(0001)面蓝宝石衬底上，沉积一层GaN薄膜，然后在其上蒸发一层金属Al，再采用电化学的方法生成多孔状阳极氧化铝(AAO)，然后将其刻蚀成多孔状，接着往多孔GaN孔中沉积一层介质SiO2或SiNx薄层，这样就在GaN模板上得到了带有钝化层超大纳米孔径的结构，经过清洗后，最后把这个多孔衬底置于HVPE反应腔内生长GaN厚膜。本发明提供的方法避免了光刻制作掩膜的复杂工艺，而且将孔隙尺寸缩小到纳米量级，金属Al和SiO2层均可采用电子束蒸发、溅射等方法来制备。

主权项

一种厚膜GaN与衬底蓝宝石自剥离的实现方法，其特征在于采用钝化层的超大纳米孔径多孔状结构的GaN膜作为厚膜生长的模板，然后将该模板置于氢化物气相外延生长设备的反应腔内，经微区横向外延生长过程，连接成完整的GaN膜，当厚膜达一定厚度或降温冷却过程中，在压应力作用下厚膜GaN与蓝宝石衬底发生自剥离；所述的作为厚膜生长模板的钝化层的超大纳米孔径多孔状结构的GaN膜的制备步骤是：(a)以蓝宝石为衬底，先在其上生长一层GaN外延层作为模板；(b)在GaN外延层的模板上，沉积一层金属Al薄层；(c)将模板采用电化学的方法把Al氧化为分布均匀的多孔阳极氧化铝；(d)将模板放入磷酸或磷酸与铬酸的混合溶液中浸泡以去除小孔底部与下层GaN接触的那部分氧化铝并改变孔径的尺寸；(e)利用多孔阳极氧化铝作为掩膜，通过ICP或RIE方法刻蚀，形成多孔状GaN；(f)在多孔GaN孔中再沉积一层SiO2或SiNx作为钝化层介质；(g)用盐酸溶液去除多孔阳极氧化铝，在GaN模板上得到了带有钝化层超大纳米孔分布。