[发明专利]一种厚膜氮化镓与衬底蓝宝石自剥离的实现方法

权利要求书

1.一种厚膜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。

2.按权利要求1所述的厚膜GaN与衬底蓝宝石自剥离的实现方法，其特征在于步骤a所述的在蓝宝石衬底上，生长作为模板的GaN外延层采用氢化物气相外延生长、金属有机化学气相沉积或分子束外延方法中的任意一种。

3.按权利要求1或2所述的厚膜GaN与衬底蓝宝石自剥离的实现方法，其特征在于步骤a中所述的的作为模板的GaN外延层厚度为0.1-50微米。

4.按权利要求1所述的厚膜GaN与衬底蓝宝石自剥离的实现方法，其特征在于步骤b所述的在GaN外延层上金属Al薄膜沉积采用电子束蒸发或溅射方法制备的；Al薄膜为50nm-1μm。

5.按权利要求1所述的厚膜GaN与衬底蓝宝石自剥离的实现方法，其特征在于步骤c所述的金属Al薄膜氧化分布为均匀的多孔阳极氧化铝是采用的电化学方法；所述的电化学方法是将模板置于浓度为0.3-0.5mol/L的草酸溶液或质量百分浓度为15％的硫酸中。

6.按权利要求1所述的厚膜GaN与衬底蓝宝石自剥离的实现方法，其特征在于步骤d所述的磷酸溶液质量百分浓度为5％，所述的混合溶液为质量百分浓度为6％的磷酸和质量百分浓度为1.8％的铬酸组成，浸泡时间为50-100min。

7.按权利要求1所述的厚膜GaN与衬底蓝宝石自剥离的实现方法，其特征在于所述的超大纳米孔径为60-200nm。

8.按权利要求1所述的厚膜GaN与衬底蓝宝石自剥离的实现方法，其特征在于将采用钝化层的超大纳米孔径多孔状结构的GaN膜作为模板，置于反应腔内生长厚膜GaN是在N₂气氛下升温至800℃，开始通NH₃护模板的GaN层，1050℃时开始通HCl生长，生长后退火。

9.按权利要求8所述的厚膜GaN与衬底蓝宝石自剥离的实现方法，其特征在于生长后退火的气体为N₂、H₂或两者混合气体。