[發(fā)明專利]一種掩膜輔助制備多孔GaN層的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510675079.2
• 申請日: 2015-10-19
• 公開（公告）號: CN105244316A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 齊成軍;張嵩;陳建麗;王再恩;徐永寬;程紅娟;蘭飛飛;李寶珠
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十六研究所
• 主分類號: H01L21/78
• 分類號: H01L21/78;C30B25/02;C30B29/38
• 代理公司: 天津中環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 12105
• 代理人: 胡京生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備多孔GaN層的方法，特別涉及一種掩膜輔助制備多孔GaN層的方法。

背景技術(shù)

氮化鎵（GaN）是一種直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料，帯隙寬度為3.4eV，其較高的擊穿電壓、強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫耐腐蝕等特點，使GaN在LED、紫外探測器等光電領(lǐng)域和高溫大功率、高頻器件等微電子領(lǐng)域均有著廣闊的應(yīng)用前景。GaN的生長目前主要以藍(lán)寶石或其他單晶材料作襯底通過氣相外延法獲得，由于自支撐GaN在器件制作方面具有其獨特的優(yōu)勢，所以需要襯底和外延層分離技術(shù)，現(xiàn)有剝離技術(shù)包括腐蝕剝離、激光剝離、注氫剝離以及自剝離等，其中腐蝕剝離過程中外延層也會受到侵蝕，激光剝離后剝離界面粗糙且完整性不能保證，注氫剝離會受注入深度的限制，所以目前最為常用的是自剝離技術(shù)。自剝離技術(shù)關(guān)鍵在于薄弱層的制作，利用多孔GaN層作為剝離時候的薄弱層，不僅可以緩解生長中的應(yīng)力，而且在降溫過程中由于熱失配的存在會使得襯底和外延層之間實現(xiàn)分離。因此，在當(dāng)前自支撐GaN晶體制備中，多孔GaN的制作已經(jīng)成為了輔助GaN自剝離的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于GaN生長的自剝離技術(shù)已成為了目前半導(dǎo)體行業(yè)研究熱點，本發(fā)明利用SiO2掩膜腐蝕輔助制作多孔GaN層，用以作為薄弱層輔助GaN自剝離工藝，具體技術(shù)方案是，一種掩膜輔助制備多孔GaN層的方法，其特征在于：工藝步驟為，

(1)在GaN基片上制備SiO2條形掩膜

a)利用HVPE設(shè)備，在2inchc面藍(lán)寶石上生長一層約5μm厚的GaN薄膜，作為基片，

b)光刻條形掩膜，利用勻膠機(jī)在GaN基片上均勻涂覆一層光刻膠，然后在加熱平臺約70°C下烘膠10min，接著采用條形掩膜版在光刻機(jī)上曝光，曝光時間在20~30s之間，曝光結(jié)束之后，利用比例為1:50的KOH水溶液或其他顯影液進(jìn)行顯影，顯影時間控制在1min左右，最后在70°C下烘干固膠，即可獲得條形光刻掩膜，

c)打開磁控濺射儀，在具有掩膜圖案的GaN基片上通過調(diào)節(jié)濺射功率和濺射時間來鍍制厚度為100~200nm的SiO2薄膜，

d)取出鍍膜片，然后在丙酮浸泡下超聲清洗，去除光刻膠以及膠上SiO2，再經(jīng)去離子水漂洗，即在GaN基片上獲得SiO2條形掩膜，

(2)利用具有掩膜圖案GaN基片制備多孔GaN層

a)將(1)中制備好的GaN掩膜基片放入HVPE設(shè)備，升溫到1020°C，

b)在N2做載氣條件下，首先采用縱向生長能力較強(qiáng)的工藝，通過控制生長時間，達(dá)到使得GaN生長高度不超過掩膜高度，

c)變換加載工藝，采用橫向生長的能力較強(qiáng)工藝，要保證GaN的側(cè)向外延生長不完全覆蓋SiO2掩膜，即頂部留有間隙，

d)待GaN外延生長完畢之后取出樣片，放入1:10濃度HF酸水溶液中，HF酸從頂部間隙滲入SiO2掩膜層，最終去除GaN外延層中的SiO2，獲得多孔結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)效果是，制作的多孔GaN層均勻，可實現(xiàn)輔助GaN自剝離，制作方法簡單、可控。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實施方式

一種掩膜輔助制備多孔GaN層的方法，工藝步驟為，

(1)在GaN基片上制備SiO2條形掩膜

a)利用HVPE設(shè)備，在2inchc面藍(lán)寶石上生長一層約5μm厚的GaN薄膜，作為基片，

b)光刻條形掩膜，利用勻膠機(jī)在GaN基片上均勻涂覆一層光刻膠，然后在加熱平臺約70°C下烘膠10min，接著采用條形掩膜版在光刻機(jī)上曝光，曝光時間25s，曝光結(jié)束之后，利用比例為1:50的KOH水溶液或其他顯影液進(jìn)行顯影，顯影時間控制在1min左右，最后在70°C下烘干固膠，即可獲得條形光刻掩膜，

c)打開磁控濺射儀，在具有掩膜圖案的GaN基片上通過調(diào)節(jié)濺射功率和濺射時間來鍍制厚度為200nm的SiO2薄膜，

d)取出鍍膜片，然后在丙酮浸泡下超聲清洗，去除光刻膠以及膠上SiO2，再經(jīng)去離子水漂洗，即在GaN基片上獲得SiO2條形掩膜，

(2)利用具有掩膜圖案GaN基片制備多孔GaN層

a)將(1)中制備好的GaN掩膜基片放入HVPE設(shè)備，升溫到1020°C，

b)在N2做載氣條件下，首先采用縱向生長能力較強(qiáng)的工藝，通過控制生長時間，達(dá)到使得GaN生長高度不超過掩膜高度，

c)變換加載工藝，采用橫向生長的能力較強(qiáng)工藝，要保證GaN的側(cè)向外延生長不完全覆蓋SiO2掩膜，即頂部留有間隙，