[发明专利]一种基于HVPE工艺的GaN衬底制作方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种用于高功率器件或激光器件衬底的GaN衬底制作方法。

背景技术

目前，在制作高功率器件或半导体激光器件中，通常是以GaN作为衬底，在其上生长AlN、InGaN或GaN。其中，GaN衬底的获得多是基于MOVCD（Metal organic chemical vapor Deposition）工艺，即有机金属化学汽相淀积。由于作为高功率器件或半导体激光器件的GaN衬底厚度需要300um~350um，依靠MOVCD工艺生长成所需的GaN衬底需要几个月的时间，不仅耗时较长，而且成本较高。

为了减少生成时间和节约成本，现有技术中也有采用基于HVPE（Hydride Vapor Phase Epitaxy）工艺来生长GaN。具体方法是采用一块如蓝宝石作为基底，如图1所示，其为光滑平整的长方体形。基于HVPE工艺在该蓝宝石基底上长GaN外延层。当GaN生长300~350um后，蓝宝石基底1与GaN结外延层2成一体，如图2所示。且由于基底1与GaN外延层2为不同种材料，生长而成的GaN外延层2属于异质外延，将会产生晶格失配的问题。即在张力的作用下，基底与生成的GaN外延之间呈一定的拱形，即晶格拱起。当在制成高功率器件以该GaN作为衬底使用时，此拱形会带来非常大的问题，例如定位不准确而影响整个工艺流程的精度，每个切片的参数要具体调整，从而使晶圆微加工的均匀性大大降低，不符合产业化或批量生产要求。

 

发明内容

本发明的目的是提供一种制成较快且成本较低的用于高功率半导体器件制造的基于HVPE工艺的GaN衬底的制作方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于HVPE工艺的GaN衬底制作方法，所述的GaN衬底用于作为生长高功率器件或激光器件的衬底，它包括如下步骤：

（a）、GaN外延层制成步骤：在与GaN异质的基底上基于HVPE工艺生长出厚度为300um~350um的GaN外延层；

（b）、激光刻蚀步骤：对所述的基底与GaN外延层相接面进行横向和纵向的激光扫射，在两者相接面形成无数个激光斑；

（c）、激光剥离步骤：对所述的无数个激光斑进行激光剥离，以将所述的GaN外延层与基底分离；

（d）、抛光步骤：将所述的GaN外延层剥离面进行剥光处理，从而获得用于高功率器件或激光器件衬底用的GaN衬底。

优化地，步骤（a）中，所述的基底为SiC、蓝宝石、Si中的一种。

进一步地，步骤（b）中，针对不同材质的基底与GaN外延层，所采用的激光为能穿透基底或外延层中的一者，同时又能被基底或外延层中的另一者所吸收以熔融。

当所述的基底为蓝宝石时，所述的激光为波长小于240nm的激光。

步骤（b）中，所述的激光沿GaN外延层上相邻两器件之间进行横向和纵向扫射。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明基于HVPE工艺先生成GaN外延层，然后通过激光刻蚀与激光剥离将GaN与其基底相分离，从而使得GaN与基底之间的张力消失，这样因张力而产生的GaN晶格拱形消失，最后将GaN表面抛光从而使得制成的GaN可作为后续制造高功率器件或激光器件的衬底使用。由于HVPE工艺生成所需厚度的GaN外延层只需几个小时的时间，相对于MOCVD工艺大大节约了时间和制成成本，从而满足产业化生产的要求。

 

附图说明

图1为HVPE工艺中所采用基底的结构示意图；

图2为基于HVPE工艺所形成的基底与外延层一体结构示意图；

图3为本发明采用激光进行刻蚀的原理示意图；

图4为本发明采用激光横向和纵向刻蚀形成剥离区域的原理示意图；

其中：1、基底；2、GaN外延层；3、激光斑。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述：

本发明提供的基于HVPE工艺的GaN衬底制作方法，其首先通过HVPE工艺在基底上生长GaN外延层，然后通过激光刻蚀并采用激光剥离方法将GaN外延层从基底上剥离，再经过抛光处理，以形成所需的GaN衬底。具体步骤如下：

首先，选择一种与GaN材料不同的半导体材料作为基底，在HVPE工艺条件下，在基底上生长出GaN外延层。由于该GaN外延层将作为下一道半导体工艺的衬底使用，需要生长厚度在300um~350um 。此工艺过程需要几个小时的时间即可完成。