[发明专利]一种自支撑氮化镓制备方法

权利要求书

1.一种自支撑氮化镓制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：

S1，提供一蓝宝石衬底，在所述蓝宝石衬底上外延生长由第一缓冲层、牺牲层和第二缓冲层叠加而成的三明治结构，在所述三明治结构表面形成应力支撑层，并在所述应力支撑层表面覆盖一保护层；所述牺牲层为氮化镓层；

S2，利用激光在所述三明治结构的牺牲层中形成空位结构；所述空位结构为点状结构和/或网状结构；

S3，在所述应力支撑层表面外延生长氮化镓厚膜层，降温，通过空位结构，使所述氮化镓厚膜层与蓝宝石衬底分离，从而形成自支撑氮化镓。

2.根据权利要求1所述的自支撑氮化镓制备方法，其特征在于：所述步骤S1至少包括如下步骤：

S11，利用MOCVD工艺在所述蓝宝石衬底表面外延生长多层氮化镓结构作为第一缓冲层；

S12，利用MOCVD工艺在所述第一缓冲层表面外延生长厚度不小于2微米的氮化镓，作为牺牲层；

S13，利用MOCVD工艺在所述牺牲层表面外延生长多层氮化镓结构作为第二缓冲层，进一步降低位错密度；

S14，利用MOCVD或者HVPE工艺方法在所述第二缓冲层表面生长10～40微米厚的氮化镓作为应力支撑层。

3.根据权利要求1所述的自支撑氮化镓制备方法，其特征在于：所述步骤S2至少包括如下步骤：

S21，将所述保护层接触激光工作平台，并采用真空吸附固定；

S22，采用紫外和/或深紫外线激光从所述蓝宝石衬底一侧进行扫描，从而在所述三明治结构的牺牲层中形成空位结构；

S23，去除所述保护层；

S24，清洗所述应力支撑层表面。

4.根据权利要求1所述的自支撑氮化镓制备方法，其特征在于：所述点状结构为圆形。

5.根据权利要求1或3所述的自支撑氮化镓制备方法，其特征在于：所述空位结构的厚度不超过所述牺牲层的厚度。

6.根据权利要求1或3所述的自支撑氮化镓制备方法，其特征在于：所述激光的能量密度不低于400mJ/cm²。

7.根据权利要求5所述的自支撑氮化镓制备方法，其特征在于：所述空位结构占所述牺牲层的面积为10％至70％之间。

8.根据权利要求1所述的自支撑氮化镓制备方法，其特征在于：所述步骤S3至少包括如下步骤：

S31，利用HVPE设备在所述应力支撑层上外延生长氮化镓厚膜层；

S32，生长结束后降温，利用异质衬底热膨胀系数失配使氮化镓厚膜层与蓝宝石衬底通过空位结构相分离，形成自支撑氮化镓；

S33，清洗所述自支撑氮化镓。

9.根据权利要求1或8所述的自支撑氮化镓制备方法，其特征在于：所述氮化镓厚膜层的厚度超过300微米。

10.根据权利要求1所述的自支撑氮化镓制备方法，其特征在于：所述氮化镓厚膜层的厚度差异度在50％以内。

11.根据权利要求9所述的自支撑氮化镓制备方法，其特征在于：所述氮化镓厚膜层的厚度差异度在50％以内。