[发明专利]一种GaN单晶自支撑衬底的制备方法

摘要

本发明涉及一种氮化镓单晶自支撑衬底的制备方法，所述的方法包括应力释放的GaN籽晶模板制备和背部刻蚀剥离蓝宝石的方法。所述的应力释放的GaN籽晶模板是在蓝宝石上生长GaN籽晶，通过控制GaN籽晶的厚度和降温的条件，实现控制失配应力以裂纹的形式在蓝宝石上释放，同时保持GaN籽晶层表面无裂纹，可使整个GaN/蓝宝石外延层应力势能降低，进而降低厚膜GaN外延层的位错密度，避免厚膜GaN开裂；背部刻蚀剥离蓝宝石方法是在厚膜GaN生长结束后使用刻蚀剂透过蓝宝石背后的裂纹实现对厚膜GaN背面(N极性面)的刻蚀，通过背部刻蚀可降低GaN/蓝宝石界面的结合强度，使得蓝宝石更容易剥离，有效避免剥离造成的厚膜GaN开裂，有利于产业化。

主权项

一种GaN单晶自支撑衬底的制备方法，其特征在于所述方法包括预应力释放的GaN/蓝宝石籽晶模板的制备和背部刻蚀剥离蓝宝石；其中，(一)预应力释放的GaN/蓝宝石籽晶模板的制备步骤是：①在蓝宝石衬底上生长GaN籽晶，获得GaN/蓝宝石衬底；②在所述GaN/蓝宝石衬底上生长厚度为50μm的GaN厚膜；③通过控制GaN籽晶的厚度和降温的条件，实现控制失配的应力以裂纹的形式在蓝宝石上释放，同时保持GaN籽晶表面无裂纹，获得预应力释放的GaN/蓝宝石籽晶模板，整个所述GaN/蓝宝石籽晶模板上的GaN厚膜应力势能降低；④在上述预应力释放的GaN/蓝宝石籽晶模板上使用HVPE、钠溶液液相外延或MOCVD方法进一步生长厚度为700μm的后续厚膜GaN单晶，所述后续厚膜GaN单晶的位错密度降低，避免了后续厚膜GaN单晶开裂；(二)背部刻蚀剥离蓝宝石是在后续厚膜GaN单晶生长结束后使用刻蚀剂透过蓝宝石背后的裂纹实现对GaN/蓝宝石界面的刻蚀；背部刻蚀后，使用机械研磨工艺将残留的蓝宝石除去，获得无裂纹的GaN单晶自支撑衬底。