一种氮化镓晶体的生长方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110629284A(43)申请公布日2019.12.31(21)申请号201911047773.4(22)申请日2019.10.30(71)申请人广东先导稀材股份有限公司地址511517广东省清远市清新区禾云镇工业区(鱼坝公路旁)(72)发明人狄聚青朱刘刘运连薛帅崔博方义林(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202代理人颜希文(51)Int.Cl.C30B25/16(2006.01)C30B25/18(2006.01)C30B29/40(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种氮化镓晶体的生长方法(57)摘要本发明涉及一种氮化镓晶体的生长方法，包括以下步骤：(1)在玻璃基板上沉积金属薄膜，然后高温退火，得到已沉积金属薄膜的玻璃基板；(2)将步骤(1)所得的已沉积金属薄膜的玻璃基板置于晶体生长炉内，在晶体生长炉内通入酸性气体腐蚀，然后通入吹扫气体吹扫；(3)吹扫结束后通入氨气和氯化镓气体，并在金属薄膜上沉积氮化镓晶体，晶体生长完成后，将已沉积氮化镓晶体和金属薄膜的玻璃基板置于腐蚀液中，将金属薄膜腐蚀，得到氮化镓晶体。本发明的生长方法制备得到的氮化镓晶体结晶性能良好，无多晶等缺陷；且该生长方法成本低，适合大规模产业化。CN110629284ACN110629284A权利要求书1/1页1.一种氮化镓晶体的生长方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在玻璃基板上沉积金属薄膜，然后高温退火，得到已沉积金属薄膜的玻璃基板；(2)将步骤(1)所得的已沉积金属薄膜的玻璃基板置于晶体生长炉内，在晶体生长炉内通入酸性气体腐蚀，然后通入吹扫气体吹扫；(3)吹扫结束后通入氨气和氯化镓气体，并在金属薄膜上沉积氮化镓晶体，晶体生长完成后，将已沉积氮化镓晶体和金属薄膜的玻璃基板置于腐蚀液中，将金属薄膜腐蚀，得到氮化镓晶体。2.如权利要求1所述的氮化镓晶体的生长方法，其特征在于，所述步骤(1)中，玻璃基板为石英玻璃基板。3.如权利要求1所述的氮化镓晶体的生长方法，其特征在于，所述步骤(1)中，金属薄膜的材质为铍、钛、钴、锆、锝、钌、铪、铼、锇、钪、钇、镧、镨、钕、钷、钆、铽、镝、钬、铒、铥中的至少一种，或上述金属组成的合金。4.如权利要求3所述的氮化镓晶体的生长方法，其特征在于，所述金属薄膜的材质为钛、钴、锆、铪、钪、钇、镧、镨、钕、钆、铽、镝、钬、铒、铥中的至少一种，或上述金属组成的合金。5.如权利要求1所述的氮化镓晶体的生长方法，其特征在于，所述步骤(1)中，采用溅射法或蒸发法在玻璃基板上沉积金属薄膜。6.如权利要求1所述的氮化镓晶体的生长方法，其特征在于，所述步骤(1)中，高温退火的温度为800～1400℃，时间为1～50h。7.如权利要求1所述的氮化镓晶体的生长方法，其特征在于，所述步骤(2)中，酸性气体为氯化氢气体，腐蚀时间为5～30min。8.如权利要求1所述的氮化镓晶体的生长方法，其特征在于，所述步骤(2)中，吹扫气体为氢气、氮气或二者的混合气体，吹扫时间为10～120min。9.如权利要求1所述的氮化镓晶体的生长方法，其特征在于，所述步骤(3)中，氨气和氯化镓气体的体积比为(0.5～2)：1。10.如权利要求1所述的氮化镓晶体的生长方法，其特征在于，所述步骤(3)中，腐蚀液为酸性溶液、水中的至少一种。2CN110629284A说明书1/4页一种氮化镓晶体的生长方法技术领域[0001]本发明涉及一种氮化镓晶体的生长方法，属于晶体生长领域。背景技术[0002]氮化镓晶体是一种直接带隙半导体材料，禁带宽度为3.4eV，是优良的短波长光电子材料，同时是第三代半导体的研究前沿热点。基于氮化镓的器件在发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、紫外光光电探测器、高频、高功率和高温电子器件等光电子和微电子领域有广泛的应用。[0003]目前，氮化镓器件主要基于异质外延获得，常用的外延衬底有蓝宝石、碳化硅等材料。异质外延需要克服晶格失配带来的缺陷，严重影响氮化镓器件的性能。因此，利用氮化镓晶体同质外延，是目前亟需解决的核心问题。[0004]氮化镓单晶的生长面临很大挑战。理论上，氮化镓单晶的熔体生长需要6GPa的高压力和2200℃的高生长温度，目前还未实现。目前，最成熟也是唯一可以产业化的氮化镓晶体生长方法为HVPE法，即氢化物气相外延法，又称卤化物气相外延法。传统的HVPE法利用氯化镓和氨气在蓝宝石衬底上沉积氮化镓晶体，之后采用激光剥离技术，使界面层的GaN层分解为金属Ga和气态氮气。激光剥离的关键在于控制因热应力松弛而引起的样品断裂和激光诱导的冲击波对氮化镓氮面的损伤断裂，样品断裂和损伤断裂严重影响氮化镓晶体的质量。[0005]因此，有必要开发一种