[發明專利]單晶氮化鎵基板及其制造方法

無效

• 申請號: 201310646740.8
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103855264A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 樸起延;金華睦;徐大雄;孫暎丸
• 申請（專利權）人: 首爾偉傲世有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L21/683
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 韓芳;劉奕晴

技術領域

本發明涉及單晶氮化鎵基板及其制造方法，尤其涉及為了防裂以及易于分離異質基板而形成有孔的單晶氮化鎵基板及其制造方法。

背景技術

LED被使用為利用了將在電子和空穴結合的過程中產生的能量轉換為光能的原理的發光半導體或者具有高響應速度的器件等。這種LED通過外延>芯片制造工序>封裝>模塊化的順序而形成，其中，外延(Epitaxial)工序可以說是制造LED的最基本的工序。

外延工序為在諸如藍寶石（sapphire）、SiC、硅（Si）等的基板上生長具有LED結構（p-n結結構）的薄膜的步驟，其是控制結構的缺陷、界面、摻雜等薄膜品質的、從本質上左右LED性能的重要的步驟。

此時，作為形成在所述基板上的薄膜狀的半導體物質，大多使用氮化鎵（GaN）等。氮化鎵其能帶隙為3.4ev，屬于直接遷移型，是在發光器件的制造中非常有用的半導體物質，大多使用于當前的紫外線、藍色、綠色、白色發光二極管、激光二極管、紫外光檢測器、高速電子器件等中。

通常，在分離異質基板的工序中使用激光剝離技術（LLO，Laser?Lift-off），然而當多孔性圖案的均勻度較低時有可能發生如下問題：即，應力會集中于局部，從而在實施分離工序的過程中，所集中的應力將被瞬間釋放的同時，在異質基板和氮化鎵層上產生裂縫。因此，實際情況為難以實現優質的單晶氮化物系基板。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于利用外延生長異質基板而提供單晶氮化鎵基板，上述外延生長異質基板具有可防止因應力而產生的裂縫的結構。

本發明的另一目的在于提供一種通過減少因應力而產生的裂縫并使異質基板的分離變得容易，從而能夠提高收率的利用了外延生長異質基板的單晶氮化物基板的制造方法。

根據本發明的一個方式的單晶氮化鎵基板，其特征在于包括：基板；緩沖層，包含形成于所述基板上的氮化物半導體；多個防裂孔，貫通所述緩沖層而延伸至所述基板；單晶氮化物半導體，形成于所述緩沖層上。

并且，特征在于，所述緩沖層具備：第一層，形成于所述基板上，并包含AlN半導體；第二層，形成于所述第一層上，并包含Al_xGa_1-xN半導體；第三層，形成于所述第二層上，并包含GaN半導體。

而且，特征在于，所述防裂孔包括：孔區域，貫通所述緩沖層；底切區域，從所述孔區域延伸且蝕刻所述基板的一部分而形成，其中，所述底切區域的直徑形成為大于孔區域的直徑。

在此，特征在于，Al_xGa_1-xN中的x值逐漸減小地形成所述第二層。

而且，特征在于，所述第二層由Al_xGa_1-xN中的Al成分互不相同的多個層形成且連續生長，而且由x值逐漸減小的層形成。

并且，特征在于，所述多個防裂孔的直徑以及相鄰的間距分別均一地形成。

而且，特征在于，所述多個防裂孔的直徑和相鄰的防裂孔的間距形成為相同。

并且，所述多個防裂孔形成為圓形、六邊形、八邊形以及組合了這些形狀的形狀中的某一個。

根據本發明的一個方式的單晶氮化鎵基板制造方法，其特征在于包括：在基板上形成由多個層構成的緩沖層的步驟；形成貫通所述緩沖層而延伸至所述基板的多個防裂孔的第一步驟；在所述緩沖層上生長單晶層的第二步驟；以及通過蝕刻而去除所述基板的第三步驟。

而且，特征在于，所述緩沖層由在所述基板上由AlN材料形成的第一層、在所述第一層上由Al_xGa_1-xN材料形成的第二層、在所述第二層上由GaN材料形成的第三層所形成，所述緩沖層在金屬有機物氣相外延反應室中在真空500torr以下的條件下形成。

在此，特征在于，Al_xGa_1-xN中的x值逐漸減小地形成所述第二層。

在此，特征在于，所述第二層由Al_xGa_1-xN中的Al成分互不相同的多個層形成。

并且，特征在于，形成所述多個防裂孔的步驟包括如下步驟：在所述緩沖層上形成光致抗蝕劑掩膜；基于所述光致抗蝕劑掩膜的圖案進行蝕刻，以形成貫通緩沖層的孔區域；從所述孔區域延伸而蝕刻所述基板的一部分而形成底切區域，并且以大于孔區域的直徑形成所述底切區域。