[发明专利]自支撑氮化镓层及其制备方法

权利要求书

1.一种自支撑氮化镓层的制备方法，其特征在于，所述自支撑氮化镓层的制备方法至少包括如下步骤：

提供一衬底；

于所述衬底上形成第一含镓分解层；

于所述第一含镓分解层上形成分解阻挡层；

于所述分解阻挡层上形成第二含镓分解层；

于所述第二含镓分解层上形成图形化掩膜层，其中，所述图形化掩膜层具有若干个开口，所述开口暴露出部分所述第二含镓分解层；

进行热退火，使所述第一含镓分解层和所述第二含镓分解层部分分解重构，以分别形成内部具有若干个第一孔洞的第一分解重构层和第二分解重构层，同时于所述第二分解重构层上形成位于所述开口内的氮化镓晶种层，退火温度为700℃～1100℃；

进行热生长，使所述氮化镓晶种层生长，从而于所述图形化掩膜层上形成氮化镓层；

进行降温，使所述氮化镓层从所述衬底上自动剥离，以得到所述自支撑氮化镓层。

2.根据权利要求1所述的自支撑氮化镓层的制备方法，其特征在于，进行热生长，使所述氮化镓晶种层生长，从而于所述图形化掩膜层上形成氮化镓层，具体方法为：

设置热生长条件，进行单层热生长，使所述氮化镓晶种层通过侧向生长在所述图形化掩膜层的上表面聚合并继续生长，以得到氮化镓缓冲层。

3.根据权利要求1所述的自支撑氮化镓层的制备方法，其特征在于，进行热生长，使所述氮化镓晶种层生长，从而于所述图形化掩膜层上形成氮化镓层，具体方法为：

设置热生长条件，进行第一层热生长，使所述氮化镓晶种层通过侧向生长在所述图形化掩膜层的上表面聚合，以得到氮化镓缓冲层；

调节热生长条件，进行第二层热生长，且第二层热生长的生长速率高于第一层热生长的生长速率，以在所述氮化镓缓冲层上继续生长氮化镓厚膜，从而得到所述氮化镓层。

4.根据权利要求2所述的自支撑氮化镓层的制备方法，其特征在于，所述氮化镓缓冲层为低温氮化镓缓冲层、低压氮化镓缓冲层或高五三比氮化镓缓冲层中的一种或两种的叠加；其中，所述低温氮化镓缓冲层的生长温度为900℃～1030℃，所述低压氮化镓缓冲层的生长压力为60torr～600torr，所述高五三比氮化镓缓冲层的五三比为10～200。

5.根据权利要求1所述的自支撑氮化镓层的制备方法，其特征在于，进行热生长，使所述氮化镓晶种层生长，从而于所述图形化掩膜层上形成氮化镓层，具体方法为：

多次调节热生长条件，进行多层热生长，且后一层热生长的生长速率高于前一层热生长的生长速率，以使所述氮化镓晶种层生长，在所述图形化掩膜层上生长多层氮化镓薄膜，从而得到所述氮化镓层。

6.根据权利要求1所述的自支撑氮化镓层的制备方法，其特征在于，在形成所述氮化镓层时，位于所述图形化掩膜层上方的部分氮化镓层内还形成有第三孔洞。

7.根据权利要求1所述的自支撑氮化镓层的制备方法，其特征在于，在进行热退火时，热退火条件包括：热退火环境中通入氨气或者氨气与载气的混合气体，退火时间为1min～120min，氨气的流量为10sccm～50slm，其中，所述载气包括氮气、氢气、氦气或者氩气中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的自支撑氮化镓层的制备方法，其特征在于，在进行热生长时，热生长条件包括：热生长环境中通入氨气或者氨气与载气的混合气体，生长温度为900℃～1100℃，生长压力为60torr-770torr，五三比为5～600，氨气的流量为10sccm～50slm，其中，所述载气包括氮气、氢气、氦气或者氩气中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的自支撑氮化镓层的制备方法，其特征在于，进行降温，使所述氮化镓层从所述衬底上自动剥离，以得到所述自支撑氮化镓层，具体方法为：

将温度自然降至室温或者以5℃/min～30℃/min的降温速率降至室温，从而使所述氮化镓层自所述第一分解重构层或所述第二分解重构层内部的所述第一孔洞处自动剥离，以得到所述自支撑氮化镓层。