CN101673670B - 一种降低三族氮化物自支撑片翘曲度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低三族氮化物自支撑片翘曲度的方法，所述方法包括以下步骤：对剥离下来的三族氮化物自支撑片进行腐蚀；对腐蚀后的三族氮化物自支撑片进行生长，生长面为氮面。本发明对剥离下来的三族氮化物自支撑片进行再生长，通过氮面再生长降低其翘曲度，并增加了自支撑片的厚度，为后续的抛光工艺打下良好的基础。
Description
技术领域
本发明涉及化合物半导体材料生长领域，尤其是涉及一种降低三族氮化物自支撑片翘曲度的方法。
背景技术
随着半导体照明工程的逐步展开，以GaN、SiC为代表的第三代宽禁带化合物半导体也受到了越来越多的重视。目前，由于宽禁带化合物半导体体单晶制备较为困难，尤其是三族氮化物还基本上处于薄膜生长阶段，而且大都在异质衬底上获得，因此严重影响了半导体材料的晶体质量。
为了制备三族氮化物基LD(Laser Diode)、HEMT(High Electron MobilityTransistor)、FET(Field Effect Transistor)等器件，我们希望能有高质量的自支撑三族氮化物衬底，通过同质外延生长出高性能器件。但由于大多数三族氮化物采用在蓝宝石、SiC等异质衬底上外延的方式，而且将三族氮化物的外延层和异质衬底分离受到诸如外延层厚度、晶体质量、翘曲度等因素的影响，因此三族氮化物自支撑衬底的获得变得异常困难。目前，技术人员已经成功的用激光剥离、降温过程中自剥离、腐蚀掉异质衬底等方法将三族氮化物外延层从异质衬底上剥离下来，最大可达2英寸。但从异质衬底上剥离下来的三族氮化物外延层有严重的翘曲现象，尤其是大尺寸剥离下来的自支撑外延片，这一点极大的增加了后续抛光的难度。
发明内容
本发明提供一种降低从异质衬底上剥离下来的三族氮化物自支撑片的翘曲度，增加自支撑片的厚度，以降低后续工艺的难度。用以解决现有技术中存在从异质衬底上剥离下来的三族氮化物外延层有严重的翘曲现象，以至增加了后续抛光难度的问题。
为达上述目的，本发明提供一种降低三族氮化物自支撑片翘曲度的方法，所述方法包括以下步骤：
对剥离下来的三族氮化物自支撑片进行腐蚀；
对腐蚀后的三族氮化物自支撑片进行生长，生长面为氮面。
其中，对剥离下来的三族氮化物自支撑片进行湿法腐蚀。
其中，所述湿法腐蚀所用的腐蚀液是盐酸和硝酸的混合液，或硫酸和磷酸的混合液。
其中，对剥离下来的三族氮化物自支撑片进行干法腐蚀。
其中，所述干法腐蚀是将自支撑片放入单晶炉中，向反应室内通入氯化氢和氨气，对自支撑片进行腐蚀操作。
其中，对腐蚀后的三族氮化物自支撑片进行生长的生长方法为氢化物气相外延、金属有机化学气相沉积或氨热法。
其中，所述三族氮化物自支撑片的生长温度为650℃～1150℃。
其中，所述三族氮化物自支撑片的生长厚度大于等于20μm。
其中，在对腐蚀后的三族氮化物自支撑片进行生长之后，进行退火降温。
其中，所述三族氮化物自支撑片厚度大于等于50μm。
本发明有益效果如下：
本发明对剥离下来的三族氮化物自支撑片进行再生长，通过氮面再生长降低其翘曲度，并增加了自支撑片的厚度，为后续的抛光工艺打下良好的基础。
附图说明
图1是本发明实施例一种降低三族氮化物自支撑片翘曲度方法的流程图；
图2是本发明实施例一种降低氮化镓的翘曲度的制备流程图。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
结合图1，本实施例的降低三族氮化物自支撑片翘曲度的方法包括以下几个步骤：
步骤A、将剥离下来的三族氮化物自支撑片进行干法或者湿法腐蚀，以去除自支撑片表面剥离时残留的金属镓等附着物；湿法腐蚀所用的腐蚀液可以是HCl+HNO3、H2SO4+H3PO4等任一种组合，之后再依次经过三氯乙烯、丙酮、酒精溶液进行清洗处理。干法腐蚀是直接将自支撑片放入单晶炉中，单晶炉可以为HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy，氢化物气相外延)、MOCVD(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition，金属有机化学气相沉积)等形式，升到高温后，向反应室内通入HCl和NH3，对自支撑片进行腐蚀操作。
步骤B、将腐蚀后的三族氮化物自支撑片放入到单晶炉中进行生长，高温下生长至一定厚度，生长面为氮面。一般在异质衬底生长的氮化镓上表面为Ga面，但生长时我们将剥离面，即N面向上，也就是说我们将N面作为再生长面。待生长厚度大于等于20μm后，降温，得到的晶片即可实现降低翘曲度的目的。
步骤A中所述的三族氮化物自支撑片可以由激光剥离、降温过程中自剥离、腐蚀掉异质衬底等方法获得；所用的自支撑片厚度大于等于50μm。
步骤B中采用的生长方法可以为HVPE、MOCVD、氨热法等方法。生长温度为650～1150℃，生长厚度大于等于20μm。
下面以自支撑氮化镓的制备为实例，对本发明方法的工艺等作进一步说明，如图2所示，在该实施例中，本发明方法具体包括如下步骤：
步骤1、将激光剥离下来的自支撑氮化镓晶片N面向上放入HVPE单晶炉中；
步骤2、温度升至1020℃，向反应室内通入HCl和NH3，流量分别为50sccm和600sccm，对自支撑氮化镓晶片表面进行腐蚀，时间为20分钟；
步骤3、向金属镓舟内通入HCl，生成GaCl，随载气到达晶片表面，与NH3混合，HCl和NH3流量分别为30sccm和150sccm，进行氮化镓的生长，生长时间为1小时；
步骤4、退火15分钟，降温。
经过上述步骤得到的晶片降低了其翘曲度，并增加了自支撑片的厚度，为后续的抛光工艺打下良好的基础。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种降低三族氮化物自支撑片翘曲度的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
对剥离下来的三族氮化物自支撑片进行腐蚀；
对腐蚀后的三族氮化物自支撑片进行生长，生长面为氮面；其中，所述三族氮化物自支撑片的生长温度为650℃～1150℃，生长厚度大于等于20μm。
2.如权利要求1所述的降低三族氮化物自支撑片翘曲度的方法，其特征在于，对剥离下来的三族氮化物自支撑片进行湿法腐蚀。
3.如权利要求2所述的降低三族氮化物自支撑片翘曲度的方法，其特征在于，所述湿法腐蚀所用的腐蚀液是盐酸和硝酸的混合液，或硫酸和磷酸的混合液。
4.如权利要求1所述的降低三族氮化物自支撑片翘曲度的方法，其特征在于，对剥离下来的三族氮化物自支撑片进行干法腐蚀。
5.如权利要求4所述的降低三族氮化物自支撑片翘曲度的方法，其特征在于，所述干法腐蚀是将自支撑片放入单晶炉中，向反应室内通入氯化氢和氨气，对自支撑片进行腐蚀操作。
6.如权利要求1所述的降低三族氮化物自支撑片翘曲度的方法，其特征在于，对腐蚀后的三族氮化物自支撑片进行生长的生长方法为氢化物气相外延、金属有机化学气相沉积或氨热法。
7.如权利要求1所述的降低三族氮化物自支撑片翘曲度的方法，其特征在于，在对腐蚀后的三族氮化物自支撑片进行生长之后，进行退火降温。
8.如权利要求1～7任一项所述的降低三族氮化物自支撑片翘曲度的方法，其特征在于，所述三族氮化物自支撑片厚度大于等于50μm。
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