[发明专利]利用低温防分解籽晶层在砷化镓衬底上生长氮化镓的方法

权利要求书

1.一种利用低温防分解籽晶层在砷化镓衬底上生长氮化镓的方法，具体包括如下步骤：

1)将砷化镓衬底正面通过沉积方法沉积形成一层低温防分解籽晶层；所述沉积温度低于800℃；沉积形成的低温防分解籽晶层为石墨烯、Al₂O₃、ZnO、GaN、AlN或InN，厚度为150-800nm，且沉积物为单晶；

2)在步骤1)的正面沉积低温防分解籽晶层的砷化镓衬底的背面与侧面通过沉积的方法用致密材料进行保护；

3)将步骤2)得到的正面沉积有低温防分解籽晶层且背面与侧面经过保护的砷化镓衬底外延生长氮化镓材料，得到氮化镓复合衬底或进一步制备得到自支撑氮化镓衬底。

2.如权利要求1所述利用低温防分解籽晶层在砷化镓衬底上生长氮化镓的方法，其特征是，步骤1)所述沉积方法包括：等离子体增强化学气相沉积法、原子层沉积，金属有机化学气相沉积法、氢化物气相外延、分子束外延法或磁控溅射法中的一种或多种。

3.如权利要求1所述利用低温防分解籽晶层在砷化镓衬底上生长氮化镓的方法，其特征是，

步骤1)所述沉积方法为金属有机化学气相沉积法，利用金属有机化学气相沉积法制备Ⅲ-Ⅴ族氮化物作为低温防分解籽晶层，具体是：以金属有机源作为Ⅴ族源，NH₃作为Ⅲ族源，生长温度为300-550℃，生长过程中通入气体O₂和H₂，生长厚度为300-1100nm；

或步骤1)所述沉积方法为原子层沉积法，利用原子层沉积法制备Al₂O₃作为低温防分解籽晶层，具体是：以三甲基铝作为Al源，注入水蒸气，生长温度为100-350℃，生长厚度为200-600nm；

或步骤1)所述沉积方法为磁控溅射法，利用磁控溅射法制备AlN或ZnO作为低温防分解籽晶层,具体是：入射离子轰击靶材，溅射粒子与相应原子充分反应生成AlN或ZnO，溅射温度为250-800℃，生长厚度为150-700nm。

4.如权利要求1所述利用低温防分解籽晶层在砷化镓衬底上生长氮化镓的方法，其特征是，步骤2)所述致密材料为厚度为200-900nm的Al₂O₃、SiO₂或SiN；步骤2)所述沉积的方法包括等离子体增强化学气相沉积法、原子层沉积和磁控溅射中的一种或多种。

5.如权利要求1所述利用低温防分解籽晶层在砷化镓衬底上生长氮化镓的方法，其特征是，步骤2)所述沉积的方法为等离子体增强化学气相沉积法，通过PECVD等离子体增强化学气相沉积法沉积SiO₂具体是：沉积温度为80-350℃，压强为50-100Pa，设备运行功率为80-120W，以SiH₄作为Si源，N₂O作为O源，沉积过程中流量分别控制在30-80sccm、100-150sccm，沉积厚度为400nm。

6.如权利要求1所述利用低温防分解籽晶层在砷化镓衬底上生长氮化镓的方法，其特征是，步骤3)所述外延生长方法包括：金属有机化学气相沉积法、氢化物气相外延法、分子束外延法或者多种改变生长參数或调节生长结构方法的组合；通过所述金属有机化学气相沉积法生长氮化镓外延层的温度范围在900-1200℃，压力在100-450Torr；通过所述氢化物气相外延法快速生长氮化镓外延层的温度范围在600-1100℃，压力范围为250-700Torr；通过所述分子束外延法生长氮化镓外延层的温度为700-900℃；所述多种改变生长參数或调节生长结构方法包括不同时期采用不同的反应室温度、压力或气体流量。

7.如权利要求1所述利用低温防分解籽晶层在砷化镓衬底上生长氮化镓的方法，其特征是，步骤3)所述外延生长方法具体是：先用金属有机化学气相沉积法或者分子束外延生长薄膜氮化镓，再利用氢化物气相外延快速生长厚膜氮化镓。

8.如权利要求1所述利用低温防分解籽晶层在砷化镓衬底上生长氮化镓的方法，其特征是，所述步骤3)中，若制备氮化镓复合衬底，则氮化镓外延层的厚度为50纳米-200微米,针对外延生长得到的厚膜氮化镓材料，进行机械抛光工艺，降低表面粗糙度，得到氮化镓复合衬底；若制备自支撑氮化镓衬底，则氮化镓外延层的厚度为200微米-10毫米，针对外延生长得到的厚膜氮化镓材料，采用分离方法去除衬底，将步骤3)中得到的厚膜氮化镓层剥离，并进行切割、机械研磨和化学抛光，形成自支撑氮化镓衬底。