單晶氮化鎵基板及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種單晶氮化鎵基板及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的單晶氮化鎵基板的特征在于包括：基板；緩沖層，包含形成于所述基板上的氮化物半導(dǎo)體；多個(gè)防裂孔，貫通所述緩沖層而延伸至所述基板；單晶氮化物半導(dǎo)體，形成于所述緩沖層上。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，外延生長(zhǎng)異質(zhì)基板具備以均一的形狀和均一的大小以及布置間距形成的防裂孔，從而可以縮小與單晶層的接觸面積，因此能夠防止裂開(kāi)和防止彎曲，所以具有能夠?qū)崿F(xiàn)單晶氮化鎵基板的大面積化（大口徑化）的效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】單晶氮化鎵基板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及單晶氮化鎵基板及其制造方法，尤其涉及為了防裂以及易于分離異質(zhì)基板而形成有孔的單晶氮化鎵基板及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED被使用為利用了將在電子和空穴結(jié)合的過(guò)程中產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為光能的原理的發(fā)光半導(dǎo)體或者具有高響應(yīng)速度的器件等。這種LED通過(guò)外延 > 芯片制造工序 > 封裝>豐旲塊化的順序而形成，其中，外延(Epitaxial)工序可以說(shuō)是制造LED的最基本的工序。
[0003]外延工序?yàn)樵谥T如藍(lán)寶石(sapphire)、SiC、硅(Si)等的基板上生長(zhǎng)具有LED結(jié)構(gòu)(p-n結(jié)結(jié)構(gòu))的薄膜的步驟，其是控制結(jié)構(gòu)的缺陷、界面、摻雜等薄膜品質(zhì)的、從本質(zhì)上左右LED性能的重要的步驟。
[0004]此時(shí)，作為形成在所述基板上的薄膜狀的半導(dǎo)體物質(zhì)，大多使用氮化鎵(GaN)等。氮化鎵其能帶隙為3.4ev，屬于直接遷移型，是在發(fā)光器件的制造中非常有用的半導(dǎo)體物質(zhì)，大多使用于當(dāng)前的紫外線、藍(lán)色、綠色、白色發(fā)光二極管、激光二極管、紫外光檢測(cè)器、高速電子器件等中。
[0005]通常，在分離異質(zhì)基板的工序中使用激光剝離技術(shù)(LL0，Laser Lift-off )，然而當(dāng)多孔性圖案的均勻度較低時(shí)有可能發(fā)生如下問(wèn)題:即，應(yīng)力會(huì)集中于局部，從而在實(shí)施分離工序的過(guò)程中，所集中的應(yīng)力將被瞬間釋放的同時(shí)，在異質(zhì)基板和氮化鎵層上產(chǎn)生裂縫。因此，實(shí)際情況為難以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的單晶氮化物系基板。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而提出的，其目的在于利用外延生長(zhǎng)異質(zhì)基板而提供單晶氮化鎵基板，上述外延生長(zhǎng)異質(zhì)基板具有可防止因應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫的結(jié)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過(guò)減少因應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫并使異質(zhì)基板的分離變得容易，從而能夠提高收率的利用了外延生長(zhǎng)異質(zhì)基板的單晶氮化物基板的制造方法。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的單晶氮化鎵基板，其特征在于包括:基板；緩沖層，包含形成于所述基板上的氮化物半導(dǎo)體；多個(gè)防裂孔，貫通所述緩沖層而延伸至所述基板；單晶氮化物半導(dǎo)體，形成于所述緩沖層上。
[0009]并且，特征在于，所述緩沖層具備:第一層，形成于所述基板上，并包含AlN半導(dǎo)體；第二層，形成于所述第一層上，并包含AlxGahN半導(dǎo)體；第三層，形成于所述第二層上，并包含GaN半導(dǎo)體。
[0010]而且，特征在于，所述防裂孔包括:孔區(qū)域，貫通所述緩沖層；底切區(qū)域，從所述孔區(qū)域延伸且蝕刻所述基板的一部分而形成，其中，所述底切區(qū)域的直徑形成為大于孔區(qū)域的直徑。
[0011]在此，特征在于，AlxGahN中的x值逐漸減小地形成所述第二層。[0012]而且，特征在于，所述第二層由AlxGahN中的Al成分互不相同的多個(gè)層形成且連續(xù)生長(zhǎng)，而且由X值逐漸減小的層形成。
[0013]并且，特征在于，所述多個(gè)防裂孔的直徑以及相鄰的間距分別均一地形成。
[0014]而且，特征在于，所述多個(gè)防裂孔的直徑和相鄰的防裂孔的間距形成為相同。
[0015]并且，所述多個(gè)防裂孔形成為圓形、六邊形、八邊形以及組合了這些形狀的形狀中的某一個(gè)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方式的單晶氮化鎵基板制造方法，其特征在于包括:在基板上形成由多個(gè)層構(gòu)成的緩沖層的步驟；形成貫通所述緩沖層而延伸至所述基板的多個(gè)防裂孔的第一步驟；在所述緩沖層上生長(zhǎng)單晶層的第二步驟；以及通過(guò)蝕刻而去除所述基板的第
三步驟。
[0017]而且，特征在于，所述緩沖層由在所述基板上由AlN材料形成的第一層、在所述第一層上由AlxGahN材料形成的第二層、在所述第二層上由GaN材料形成的第三層所形成，所述緩沖層在金屬有機(jī)物氣相外延反應(yīng)室中在真空500torr以下的條件下形成。
[0018]在此，特征在于，AlxGa1J中的x值逐漸減小地形成所述第二層。
[0019]在此，特征在于，所述第二層由AlxGahN中的Al成分互不相同的多個(gè)層形成。
[0020]并且，特征在于，形成所述多個(gè)防裂孔的步驟包括如下步驟:在所述緩沖層上形成光致抗蝕劑掩膜；基于所述光致抗蝕劑掩膜的圖案進(jìn)行蝕刻，以形成貫通緩沖層的孔區(qū)域；從所述孔區(qū)域延伸而蝕刻所述基板的一部分而形成底切區(qū)域，并且以大于孔區(qū)域的直徑形成所述底切區(qū)域。
[0021]另外，特征在于，所述孔區(qū)域通過(guò)干式蝕刻而形成，所述底切區(qū)域通過(guò)干式蝕刻或濕式蝕刻而形成。
[0022]而且，特征在于，所述防裂孔的直徑形成為5 μ m至20 μ m，與相鄰的孔之間的間距形成為5 μ m至20 μ m。
[0023]而且，特征在于，所述單晶層為η型或P型GaN。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，外延生長(zhǎng)異質(zhì)基板具備以均一的形狀和均一的大小以及布置間距形成的防裂孔，從而可以縮小與單晶層的接觸面積，因此能夠防止裂開(kāi)和防止彎曲，所以具有能夠?qū)崿F(xiàn)單晶氮化鎵基板的大面積化(大口徑化)的效果。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，利用外延生長(zhǎng)異質(zhì)基板的單晶氮化鎵基板制造方法，通過(guò)蝕刻方法分離基板，從而可減少由于因瞬間釋放應(yīng)力而產(chǎn)生的基板和單晶層的開(kāi)裂而發(fā)生破損的現(xiàn)象，具有可提聞收率的效果。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的外延生長(zhǎng)異質(zhì)基板的立體圖。
[0027]圖2及圖2B根據(jù)本發(fā)明的外延生長(zhǎng)異質(zhì)基板的剖面圖。
[0028]圖3A及圖3B為示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的外延生長(zhǎng)異質(zhì)基板的用于防裂以及使異質(zhì)基板的分離變得容易的孔的平面圖。
[0029]圖4A至圖4E為示出利用根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的外延生長(zhǎng)異質(zhì)基板的單晶基板的制造方法的圖。
[0030]符號(hào)說(shuō)明:[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種單晶氮化鎵基板，其特征在于，包括: 基板； 緩沖層，包含形成于所述基板上的氮化物半導(dǎo)體； 多個(gè)防裂孔，貫通所述緩沖層而延伸至所述基板； 單晶氮化物半導(dǎo)體，形成于所述緩沖層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶氮化鎵基板，其特征在于，所述緩沖層具備: 第一層，形成于所述基板上，并包含AlN半導(dǎo)體； 第二層，形成于所述第一層上，并包含AlxGa^xN半導(dǎo)體； 第三層，形成于所述第二層上，并包含GaN半導(dǎo)體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶氮化鎵基板，其特征在于，所述防裂孔包括: 孔區(qū)域，貫通所述緩沖層； 底切區(qū)域，從所述孔區(qū)域延伸且蝕刻所述基板的一部分， 其中，所述底切區(qū)域的直徑形成為大于孔區(qū)域的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單晶氮化鎵基板，其特征在于，AlxGahN中的x值逐漸減小地形成所述第二層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述 的單晶氮化鎵基板，其特征在于，所述第二層由AlxGa1J中的Al成分互不相同的多個(gè)層形成且連續(xù)生長(zhǎng)，而且由X值逐漸減小的層形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶氮化鎵基板，其特征在于，所述多個(gè)防裂孔的直徑以及相鄰的間距分別均一地形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶氮化鎵基板，其特征在于，所述多個(gè)防裂孔的直徑和相鄰的防裂孔的間距形成為相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單晶氮化鎵基板，其特征在于，所述多個(gè)防裂孔形成為圓形、六邊形、八邊形以及組合了這些形狀的形狀中的某一個(gè)。
9.一種單晶氮化鎵基板的制造方法，其特征在于，包括: 在基板上形成由多個(gè)層構(gòu)成的緩沖層的步驟； 形成貫通所述緩沖層而延伸至所述基板的多個(gè)防裂孔的第一步驟； 在所述緩沖層上生長(zhǎng)單晶層的第二步驟；以及 通過(guò)蝕刻而去除所述基板的第三步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單晶氮化鎵基板的制造方法，其特征在于，在第一步驟中， 所述緩沖層由在所述基板上由AlN材料形成的第一層、在所述第一層上由AlxGahN材料形成的第二層、在所述第二層上由GaN材料形成的第三層所形成， 所述緩沖層在金屬有機(jī)物氣相外延反應(yīng)室中在真空500torr以下的條件下形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的單晶氮化鎵基板的制造方法，其特征在于，AlxGahN中的x值逐漸減小地形成所述第二層。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的單晶氮化鎵基板的制造方法，其特征在于，所述第二層由AlxGahN中的Al成分互不相同的多個(gè)層形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單晶氮化鎵基板的制造方法，其特征在于，形成所述多個(gè)防裂孔的步驟包括如下步驟: 在所述緩沖層上形成光致抗蝕劑掩膜；基于所述光致抗蝕劑掩膜的圖案進(jìn)行蝕刻，以形成貫通緩沖層的孔區(qū)域； 從所述孔區(qū)域延伸而蝕刻所述基板的一部分而形成底切區(qū)域， 其中，以大于孔區(qū)域的直徑形成所述底切區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的單晶氮化鎵基板的制造方法，其特征在于，所述孔區(qū)域通過(guò)干式蝕刻而形成， 所述底切區(qū)域通過(guò)干式蝕刻或濕式蝕刻而形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單晶氮化鎵基板的制造方法，其特征在于，所述防裂孔的直徑形成為5 μ m至20 μ m，與相鄰的孔之間的間距形成為5 μ m至20 μ m。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單晶氮化鎵基板的制造方法，其特征在于，所述單晶層為η型或P型GaN。·
【文檔編號(hào)】H01L21/683GK103855264SQ201310646740
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月4日
【發(fā)明者】樸起延, 金華睦, 徐大雄, 孫暎丸 申請(qǐng)人:首爾偉傲世有限公司