[發明專利]一種基于外延層轉移實現N面GaN的方法

有效

• 申請號: 201410132530.1
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN103943459B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 吳立樞;趙巖;程偉;劉昊;石歸雄
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司32215
• 代理人: 沈根水

技術領域

本發明涉及的是一種基于外延層轉移實現N面GaN的方法，屬于半導體工藝技術領域。

背景技術

由于GaN基半導體材料具有禁帶寬度大、直接帶隙、電子漂移速度快和耐高溫高壓等優點，在制作大功率、高頻的電子器件以及光電器件方面具有優勢。目前由于生長工藝和極性控制等方面存在一定的難度，所有器件都是在Ga面GaN上生長和制備的。這些器件存在很多問題，例如，Ga面GaN的自發極化導致的斯塔克效應會降低LED器件的內量子效率；在Ga面GaN?HEMT制備過程中，為了滿足高頻應用，減小了AlGaN勢壘層的厚度，這將會增大溝道的電阻，不利于器件性能的提升。N面GaN的獨特性質有利于解決Ga面GaN器件在應用過程中遇到的問題，但是N面GaN?的生長條件與Ga面GaN有所不同，生長難度遠大于Ga面GaN，目前獲得的N面GaN的質量與Ga面GaN相比較差。

目前研究人員還沒有很好的解決外延生長N面GaN質量差以及生長難度大的問題，這也限制了N面GaN器件的發展。

發明內容

本發明提出的是一種基于外延層轉移實現N面GaN的方法，其目的旨在解決N面GaN外延生長質量差以及生長難度大的問題。

本發明的技術解決方案，一種基于外延層轉移實現N面GaN的方法，包括以下步驟：

1）用稀釋的鹽酸清洗Si基GaN圓片和半導體圓片表面，再用去離子水進行沖洗，然后放入甩干機進行甩干；

2）在Si基GaN圓片和半導體圓片的正面分別旋涂粘附劑作為鍵合材料，轉速1000rpm-5000rpm，時間為30-60秒；

3）將Si基GaN圓片和半導體圓片正面朝上放在熱板上烘烤2~5分鐘，熱板溫度100-110攝氏度；

4）待Si基GaN圓片和半導體圓片在室溫下自然冷卻后，將Si基GaN圓片和半導體圓片正面相對在溫度為180-250攝氏度的條件下鍵合；

5）將Si基GaN圓片的Si襯底刻蝕去除，得到N面GaN。

本發明有以下優點：①打破了外延生長N面GaN的限制，通過簡單的外延層轉移工藝得到N面GaN；②粘附劑鍵合材料均勻性好，使得外延層不易起皺或者斷裂；③外延層可以轉移到任意半導體圓片，不受外延材料生長制約。

本發明最大的特點在于利用粘附劑鍵合的方法將Si基GaN外延層轉移得到N面GaN，與傳統外延生長N面GaN相比，其工藝簡單，打破了原有外延生長難度大的限制。

附圖說明

圖1是半導體圓片樣品示意圖。

圖2是Si基GaN樣品示意圖。

圖3是半導體圓片正面旋涂粘附劑示意圖。

圖4是Si基GaN正面旋涂粘附劑示意圖。

圖5是半導體圓片正面朝下和Si基GaN鍵合示意圖。

圖6是將Si基GaN的Si襯底去除示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖進一步描述本發明的技術解決方案。

1）準備樣品：將Si基GaN圓片和半導體圓片用稀釋的鹽酸（HCl）和去離子水清洗干凈，并烘干，如圖1，如圖2所示。

2）在半導體圓片上涂敷粘附劑：在半導體圓片的正面滴適量的粘附劑，根據不同厚度需要用1000-5000轉/秒的速率進行旋涂，旋涂時間不少于30秒鐘，如圖3所示。

3）在Si基GaN圓片上涂敷粘附劑：在Si基GaN圓片的正面滴適量的粘附劑，根據不同厚度需要用1000-5000轉/秒的速率進行旋涂，旋涂時間不少于30秒鐘，如圖4所示。

4）預熱：將涂好粘附劑的Si基GaN圓片和半導體圓片的正面朝上放在熱板上進行預烘烤，熱板溫度在100-110攝氏度左右，時間2~5分鐘。

5）鍵合：將Si基GaN圓片和半導體圓片的正面相對疊在一起，利用鍵合機進行圓片鍵合，鍵合溫度為180-250攝氏度，鍵合時間1-2小時，如圖5所示。

6）背面工藝：鍵合完成后Si基GaN圓片的襯底經過磨片，磨到50-100um左右，再用把剩余Si襯底刻蝕掉，如圖6所示。

實施例

①將Si基GaN圓片和Si圓片浸泡在稀釋的鹽酸（HCl）中漂洗30-60秒鐘，再用去離子水清洗，用氮氣吹干，最后放在烘箱中徹底烘干水分，保證表面清潔干燥。

②在Si圓片正面上旋涂粘附劑，轉速為3000轉/秒，加速度為5000轉/秒，旋涂時間為60秒。

③在Si基GaN圓片正面旋涂粘附劑，轉速為3000轉/秒，加速度為5000轉/秒，旋涂時間為60秒。