[发明专利]一种覆于铜表面的GaN薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种覆于铜表面的GaN薄膜制备方法，包括如下步骤：步骤S1，取样铜衬底，经超声处理后用氮气吹干；步骤S2，在所述铜衬底的上表面生长氮化硼材料层；步骤S3，在所述氮化硼材料层上沉积AlN层；步骤S4，在所述AlN层上沉积组分连续可变的Al_xGa_1‑xN层；步骤S5，在所述Al_xGa_1‑xN层上沉积GaN层，从而制得覆于铜表面的GaN薄膜。本发明在铜衬底上直接生长GaN薄膜，制得的覆于铜表面的GaN薄膜具有内应力小、位错少、散热性佳的优点，适用于制备大功率电子器件和照明器件，实用性佳，具有广泛的工业推广价值。

技术领域

本发明涉及半导体薄膜技术领域，具体涉及一种覆于铜表面的GaN薄膜及其制备方法。

背景技术

GaN材料作为第三代半导体的代表性材料，具有宽禁带、高饱和漂移速度、高临界击穿电场以及耐高温和抗辐射等特性，因此在LED照明、电力电子器件以及射频功率器件等领域有着广泛的应用潜力和良好的市场前景。

尽管GaN材料制成的GaN器件比第一代半导体硅器件可承受更高的工作温度，但随着GaN器件功率地不断增加，GaN器件的工作温度也会随之上升。本发明的发明人发现传统的GaN器件由于采用硅、SiC或蓝宝石等厚基底导致GaN器件散热效果不佳，引起GaN器件温度上升，从而发生GaN器件电性能退化甚至失效的技术问题。

为解决上述温度上升的技术问题，本领域技术人员通常采用湿法腐蚀或机械抛光的方式来减薄衬底厚度，但该方法仍无法彻底解决散热不佳的技术问题，严重制约了大功率GaN器件的研发和推广进度。因此，如何设计或研发一种散热性佳、适于制备大功率电子器件的GaN薄膜材料，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种覆于铜表面的GaN薄膜及其制备方法，所述覆于铜表面的GaN薄膜具有内应力小、散热性佳的优点，适用于制备大功率电子器件和照明器件，实用性佳，具有广泛的工业推广价值。

本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种覆于铜表面的GaN薄膜制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，取样铜衬底，经超声处理后用氮气吹干；

步骤S2，在铜衬底上表面生长氮化硼材料层；

步骤S3，在所述氮化硼材料层上沉积AlN层；

步骤S4，在所述AlN层上沉积组分连续可变的Al_xGa_1-xN层；

步骤S5，在所述Al_xGa_1-xN层上沉积GaN层，从而制得覆于铜表面的GaN薄膜。

根据本发明的另一方面，提供了一种覆于铜表面的GaN薄膜，由本发明的制备方法制得，所述覆于铜表面的GaN薄膜包括位于底部的铜衬底，以及生长在所述铜衬底上表面的氮化硼材料层，所述氮化硼材料层上从下至上依次沉积有AlN层、Al_xGa_1-xN层和GaN层。

进一步地，所述氮化硼材料层的厚度为20 nm ~ 200 nm。

进一步地，所述AlN层的厚度为50 nm ~ 200 nm。

进一步地，所述Al_xGa_1-xN层的厚度为100 nm ~ 1 mm，其中，Al组分中x值的变化范围为1 ~ 0。

进一步地，所述GaN层的厚度为100 nm ~ 500 nm。

进一步地，所述铜衬底为铜箔。