[發明專利]一種去除襯底上GaN基外延層的方法

在審

• 申請號: 201310535929.X
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103531678A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 蔣偉;李東昇;徐小明;江忠永
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭明芯科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L21/465
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 李小芳

技術領域

本發明涉及半導體芯片制造領域，尤其涉及去除襯底上GaN基外延層的方法。

背景技術

基于氮化物系的半導體材料所實現的發光二極管具有高亮度、長壽命、節能等優點，因此在顯示和照明等領域具有廣泛的應用。一種實現氮化鎵襯底的技術是通過氣相沉積方法（例如氫化物氣相外延，即HVPE）在藍寶石（Al₂O₃）或碳化硅（SiC）襯底上生長較厚的氮化鎵（GaN）外延層，然后在GaN外延層上制造LED。

藍寶石晶體（Al₂O₃）是一種耐高溫、耐磨損、抗腐蝕的優質材料，主要用作半導體襯底和大規模集成電路襯底，可用于微電子、光電子技術、通信、醫學等領域，有著廣闊的應用前景。碳化硅（SiC）作為襯底材料應用的廣泛程度僅次于藍寶石，具有化學穩定性好、導電性能好、導熱性能好、不吸收可見光等優點，可以較好地解決功率型GaN?LED器件的散熱問題，在半導體照明技術領域占重要地位。

目前GaN基LED已實現了商品化，GaN基材料和器件的外延層主要生長在藍寶石和碳化硅襯底上，對該類襯底的需求量極大。在生產加工過程中導致的GaN外延片報廢量較大，去掉外延層后的藍寶石或碳化硅襯底仍可重復利用。然而，藍寶石（Al₂O₃）和碳化硅（SiC）襯底在生長GaN外延層之后很難將GaN外延層去除，襯底很難重復利用或重復利用的成本高昂。

目前比較通用的襯底回收方法是通過研磨去掉GaN外延層，將襯底拋光到一定精度再重復利用。但該類方法研磨成本高昂、研磨后襯底厚度減小（可能不利于重復使用）、拋光精度要求高、易造成襯底晶格損傷、且不適用于圖形化襯底。

本領域需要尋求一項快速、高效且穩定的方法以去除襯底上的GaN基外延層，以便回收利用襯底，從而減少襯底成本。本發明提供了一種去除襯底上GaN基外延層且不損傷襯底的方法。

發明內容

本發明提供了一種利用化學反應去除襯底上GaN基外延層且不損傷襯底的方法，具有良好的效果。

在一個實施例中提供了一種去除襯底上GaN基外延層的方法，其中所述襯底及襯底上的GaN基外延層形成外延片，所述方法包括：將所述外延片置入反應腔體中；以及在所述反應腔體中通入氯氣（CL₂），所述氯氣（CL₂）用于在所述反應腔體內的預定溫度和預定腔體壓力下與所述GaN基外延層反應以刻蝕所述GaN基外延層，而所述襯底不與氯氣（CL₂）反應，從而得到去除了所述GaN基外延層的所述襯底。

在一個實施例中，所述方法還包括：在去除了所述GaN基外延層之后使用酸或有機溶液清洗掉所述襯底表面殘余的附著物。

在一個實施例中，所述襯底為藍寶石（Al₂O₃）、碳化硅（SiC）、石墨、或石英（SiO₂）襯底。

在一個實施例中，所述襯底為圖形化襯底或平面襯底。

在一個實施例中，所述GaN基外延層包括氮化鎵（GaN）、氮化鋁（AlN）、氮化銦（InN）、以上至少兩者的合金化合物、或以上至少一者的N型或P型摻雜物。

在一個實施例中，在所述反應腔體中通入氯氣（CL₂）包括：在所述反應腔體中通入包含CL₂和輔助氣體的混合氣體，其中所述輔助氣體不與所述襯底和GaN基外延層發生反應。

在一個實施例中，所述輔助氣體為N₂或惰性氣體，其中Cl₂占混合氣體的比例濃度為1%～20%（體積）。

在一個實施例中，所述方法還包括：在將所述外延片置入反應腔體中之前清洗所述外延片，從而保留所述襯底及襯底上的GaN基外延層。

在一個實施例中，所述GaN基外延層上具有外延表面涂層，其中所述清洗步驟還包括去除所述外延表面涂層。

在一個實施例中，所述外延表面涂層包括在所述GaN基外延層上形成的掩膜材料、光刻膠、和/或電子器件。

在一個實施例中，所述反應腔體內的所述預定溫度在300℃～1000℃之間。

在一個實施例中，所述反應腔體內為真空、低壓、常壓或高壓環境。

在一個實施例中，其特征在于，所述反應腔體的腔體壓力在10E-7～800torr之間。