[發明專利]外延用襯底及其制造方法以及半導體器件及其制造方法

在審

• 申請號: 202010601306.8
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN113937193A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 李瑞評;曾柏翔;張佳浩;陳銘欣;李彬彬;霍曜
• 申請（專利權）人: 福建晶安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L21/02;H01L33/02
• 代理公司: 北京漢之知識產權代理事務所(普通合伙) 11479
• 代理人: 高園園

本發明提供一種外延用襯底及其制造方法以及半導體器件及其制造方法。本發明的方法中，沿多條掃描線對研磨拋光之后的襯底的改質區域進行激光掃描，在襯底內部形成多個改質點，該改質點可以是多晶和/或空洞。襯底的改質區域為距離襯底中心一定距離的外圍區域，并且上述各條掃描線均是間斷的，從而在襯底內部形成連續或者間斷分布的改質點。上述改質點形成在襯底厚度的2％～98％的厚度范圍內。通過形成上述改質點，調整襯底內部的應力狀況，從而均勻整個襯底的應力分布，使得襯底面型收斂為同心圓型，該襯底有利于降低外延層波長的離散性，即使得外延層的波長更加收斂。外延層波長的收斂性提高直接影響后續器件的良率，使得器件良率大大提升。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種外延用襯底及其制造方法以及半導體器件及其制造方法。

背景技術

在半導體器件的制造過程中，通常需要借助生長襯底進行外延層的生長，對于生長襯底而言，襯底翹曲是影響外延均勻性的最重要的因素。例如通常作為GaN外延層的生長襯底的藍寶石襯底，在藍寶石襯底的機械加工過程中，會使襯底產生不均勻的應力，從而使襯底發生扭曲；例如：在多線切割過程中，由于藍寶石較硬，鉆石線受到較大的切割阻力，將出現抖動以及變形，襯底兩側線的位置不對稱，導致襯底受力不均勻，發生扭曲；在研磨過程中，隨著時間的推移，研磨顆粒會逐漸的減小，而不同大小的顆粒對襯底的壓力是不同的，從而導致襯底的殘留應力不同；在單面拋光后，最終襯底兩面的粗糙度不同，會導致襯底兩側表面的應力狀況不同，扭曲會進一步惡化。另外，由于藍寶石與GaN存在較大的晶格和熱失配，這就導致外延過程中襯底的翹曲達到100μm以上，從而使得翹曲的分散性較大，導致外延波長的收斂性降低。外延層波長的均勻性直接影響這后期器件的良率。

現有技術中，襯底的翹曲很大程度上決定其受熱均勻性，從而控制外延層在生長過程中溫度的均勻性，進而影響生長質量的均勻性；襯底的平片加工制程一般為長晶、切割、研磨、退火、銅拋和拋光，這些制程無法有效控制襯底的翹曲形狀或者翹曲量。所以，存在單個片源內不同區域或者多個片源之間外延波長STD高的問題。因此，需要一種能夠降低單個片源內不同區域的或者多個片源之間的外延波長STD的襯底處理或者加工方法。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種外延用襯底及其制造方法以及半導體器件及其制造方法。通過對襯底，尤其是襯底的改質區域，進行不連續激光掃描，在襯底內部形成多個改質點，以此改善襯底內部的應力，有效均勻襯底的應力分布，進而降低單個襯底內的不同區域或者多個襯底之間的外延波長STD。

為實現上述目的及其它相關目的，本發明的一實施例提供了一種外延用襯底的制造方法：該方法包括以下步驟：

提供外延用的襯底，所述外延用的襯底包括相對的第一表面和第二表面，其中第一表面或者第二表面用于生長外延層，將所述襯底劃分為改質區域及非改質區域，在沿所述第一表面的俯視方向上，所述非改質區域為襯底的中間區域，所述改質區域為距離所述襯底中心一定距離且圍繞所述非改質區域的外圍區域；

自所述第一表面對所述襯底的所述改質區域進行激光掃描，利用多光子吸收在所述改質區域對應的所述襯底內部形成多個改質點。

可選地，將襯底的第一表面的厚度定義為占襯底總厚度的比例為0％的位置，在所述襯底厚度的2％～98％的厚度范圍內形成所述改質點。

可選地，在沿所述第一表面的俯視方向上，所述改質區域為距離所述襯底中心至少10mm的所述襯底的外圍區域。

可選地，自所述第一表面對所述襯底的所述改質區域進行激光掃描，利用多光子吸收在所述改質區域對應的襯底內部形成多個改質點包括：

自所述第一表面沿掃描線對所述襯底的所述改質區域進行間斷式掃描，利用多光子吸收在所述改質區域對應的所述襯底的內部形成連續或者間斷分布的多個改質點。