[發(fā)明專(zhuān)利]蝕刻阻擋層結(jié)構(gòu)、含其的外延片及該外延片的制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711243780.2
• 申請(qǐng)日: 2017-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108023001B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周圣軍;胡紅坡;高藝霖
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L33/00
• 分類(lèi)號(hào): H01L33/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發(fā)明提供蝕刻阻擋層結(jié)構(gòu)、含其的外延片及該外延片的制作方法，蝕刻阻擋層結(jié)構(gòu)由第一極性反轉(zhuǎn)層、沉積在第一極性反轉(zhuǎn)層上表面的第二半導(dǎo)體層及沉積在所述第二半導(dǎo)體層上表面的第二極性反轉(zhuǎn)層組成。外延片由沉積在圖形化襯底上的犧牲層，所述蝕刻阻擋層結(jié)構(gòu)及半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)組成。在外延片濕法剝離時(shí)，所述蝕刻阻擋層結(jié)構(gòu)能夠很好的同時(shí)保護(hù)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)免受剝離液的損傷，實(shí)用性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及蝕刻阻擋層結(jié)構(gòu)、含其的外延片及該外延片的制作方法。

背景技術(shù)

濕法剝離是目前進(jìn)行氮化鎵外延層與藍(lán)寶石襯底分離的技術(shù)之一。濕法剝離通過(guò)化學(xué)溶液蝕刻氮化鎵外延層與藍(lán)寶石襯底界面處的氮化鎵層，實(shí)現(xiàn)氮化鎵外延層與藍(lán)寶石襯底的分離。關(guān)于濕法剝離工藝，需要解決的一個(gè)問(wèn)題是：如何防止化學(xué)剝離蝕刻與藍(lán)寶石相鄰氮化鎵外延層的過(guò)程中蝕刻液對(duì)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)層的過(guò)腐蝕，造成器件結(jié)構(gòu)的損傷。

一般而言，采用MOCVD在圖形化藍(lán)寶石襯底上外延生長(zhǎng)得到的氮化鎵其上表面為鎵極性面，下表面為氮極性面、朝向藍(lán)寶石襯底。在文獻(xiàn)Journal ofCrystal Growth,251,460(2003)中，報(bào)道了MBE生長(zhǎng)GaN的表面通入Mg和NH₃，形成Mg₃N₂層，實(shí)現(xiàn)GaN極性由Ga極性轉(zhuǎn)化為N極性，或由N極性轉(zhuǎn)化為Ga極性。在文獻(xiàn)Appllied Physics Letters,77,2479(2000)中，報(bào)道了MBE生長(zhǎng)重?fù)組g的GaN層(摻雜濃度～10²⁰cm^-3)使GaN的極性實(shí)現(xiàn)了反轉(zhuǎn)。文獻(xiàn)Journal ofCrystal Growth,264,150(2004)中，報(bào)道了MOCVD生長(zhǎng)的GaN表面在低壓條件下生長(zhǎng)重?fù)組g(摻雜濃度～10²⁰cm^-3)的AlGaN層實(shí)現(xiàn)了GaN由(0001)Ga極性轉(zhuǎn)變?yōu)?000-1)N極性。

氮化鎵存在鎵極性面和氮極性面，鎵極性面表面光滑，適合制作高發(fā)光效率的半導(dǎo)體發(fā)光器件，而氮極性面表面粗糙，不適合制作高發(fā)光效率的半導(dǎo)體器件，故一般生長(zhǎng)的半導(dǎo)體器件均采用鎵極性面。氮化鎵發(fā)光器件其上表面為鎵極性面，那么其與藍(lán)寶石襯底界面則為氮極性面。氮化鎵材料的特性之一是鎵極性面難以被化學(xué)溶液蝕刻，而氮極性面容易被化學(xué)溶液蝕刻。

綜上所述，在半導(dǎo)體外延片制作過(guò)程中，有必要尋找一種利于濕法化學(xué)剝離，同時(shí)不會(huì)損傷半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)和方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了蝕刻阻擋層結(jié)構(gòu)、含其的外延片及該外延片的制作方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種蝕刻阻擋層結(jié)構(gòu)，其特征在于，其由第一極性反轉(zhuǎn)層、沉積在第一極性反轉(zhuǎn)層上表面的第二半導(dǎo)體層及沉積在所述第二半導(dǎo)體層上表面的第二極性反轉(zhuǎn)層組成。

進(jìn)一步，所述第一極性反轉(zhuǎn)層為含鎂的氮化物；所述第二半導(dǎo)體層為氮化鎵，其下表面為鎵極性面，上表面為氮極性面；所述第二極性反轉(zhuǎn)層為含鎂的氮化物。

再進(jìn)一步，所述第一極性反轉(zhuǎn)層和第二極性反轉(zhuǎn)層均為含鎂的氮化鎵。

再進(jìn)一步，所述第一極性反轉(zhuǎn)層及第二極性反轉(zhuǎn)層的鎂原子的含量均大于5e19cm^-3。

一種包含所述的蝕刻阻擋層結(jié)構(gòu)的外延片，包括半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)和沉積在圖形化襯底上的犧牲層，其特征在于，所述犧牲層為第一半導(dǎo)體層，所述蝕刻阻擋層的第一極性反轉(zhuǎn)層沉積在所述第一半導(dǎo)體層上表面，所述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)沉積在所述蝕刻阻擋層的第二極性反轉(zhuǎn)層的上表面。

進(jìn)一步，所述第一半導(dǎo)體層為氮化鎵，其下表面為氮極性面，上表面為鎵極性面；所述第一極性反轉(zhuǎn)層為含鎂的氮化物；所述第二半導(dǎo)體層為氮化鎵，其下表面為鎵極性面，上表面為氮極性面；所述第二極性反轉(zhuǎn)層為含鎂的氮化物。