III族氮化物衬底及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种III族氮化物衬底，所述衬底的III族元素面与氮面之间的粗糙度均小于0.2nm。本发明专利技术还提供了一种III族氮化物衬底的制备方法，包括如下步骤：提供一外延生长形成的III族氮化物衬底；沿平行于所述衬底的外延生长面的方向切割所述衬底，以获得一带有外延生长面的切割后衬底薄片；取所述衬底薄片，去除被切割表面上由于切割形成的表面损伤层。

Group III nitride substrate and preparation method thereof

The present invention provides a group III nitride substrate having a roughness of less than 0.2nm between the III group element surface and the nitrogen surface. The invention also provides a method for preparing a III nitride substrate, which comprises the following steps: providing a substrate of III nitride epitaxial growth is formed; along the extension parallel to the substrate surface of the growth direction of the cutting of the substrate, to get along with the epitaxial growth after cutting the substrate sheet; the substrate sheet the removal, by cutting the surface due to surface damage caused by the cutting.

【技术实现步骤摘要】
III族氮化物衬底及其制备方法
本专利技术涉及半导体材料领域，尤其涉及一种III族氮化物衬底及其制备方法。
技术介绍
GaN等III族氮化物材料的外延生长优选采用同质的自支撑衬底。但是自支撑衬底价格昂贵，限制了这种衬底得到广泛应用。由于自支撑衬底通常是采用HVPE等快速生长手段获得的，因此厚度通常在500微米左右甚至更厚。如果能够将其减薄，就可以获得多片衬底，从而降低每一片衬底的成本。但减薄后的衬底机械强度降低，导致容易碎裂。因此，如何提高用于外延的III族氮化物衬底的机械强度，是现有技术亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种高机械强度的衬底以及提高用于外延的III族氮化物衬底的机械强度的方法。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种III族氮化物衬底，所述衬底的III族元素面与氮面之间的粗糙度均小于0.2nm。一般而言，III族氮化物衬底的III族元素面或者氮面是进一步外延的基础，表面通过研磨抛光工艺，去除了所有的损伤层。另外一面由于不需要进行后续的外延伸生长，一般做到光学级抛光或者研磨即可，存在一定的损伤层。与此同时，损伤层中存在大量晶体缺陷，将会导致表面应力的产生。通过对上述表面缺陷的去除，降低III族元素面与氮面之间的表面粗糙度，达到去除表面应力的目的，降低GaN衬底在后续使用过程中的开裂概率。上述损伤层的去除，对于薄层III族氮化物衬底材料尤为关键。当III族氮化物衬底的直径不大于2英寸，厚度范围处于30微米-150微米之间；当III族氮化物衬底的直径不大于4英寸，厚度范围处于30微米-250微米之间时；当III族氮化物衬底的直径不大于6英寸，厚度范围处于30微米-350微米之间时；必须将表面损伤层去除，使得III族元素面与氮面之间的粗糙度均小于0.2nm，达到去除表面应力的目的，降低GaN衬底在后续使用过程中的开裂概率。本专利技术还提供了一种III族氮化物衬底的制备方法，包括如下步骤：提供一外延生长形成的III族氮化物衬底；沿平行于所述衬底的外延生长面的方向切割所述衬底，以获得一带有外延生长面的切割后衬底薄片；取所述衬底薄片，去除被切割表面上由于切割形成的表面损伤层。本专利技术将切割表面平坦化，则不会在表面造成额外的应力。由于外延表面是平整的，因此两侧的表面都不会有额外的应力，降低了衬底薄片进一步实施同质外延时发生碎裂的可能。附图说明附图1所示是本专利技术一具体实施方式所述方法的实施步骤示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的III族氮化物衬底及其制备方法的具体实施方式做详细说明。附图1所示是本专利技术一具体实施方式所述方法的实施步骤示意图。步骤S10，提供一外延生长形成的III族氮化物衬底；步骤S11，沿平行于所述衬底的外延生长面的方向切割所述衬底，以获得一带有外延生长面的衬底薄片；步骤S12，取所述衬底薄片，去除被切割表面上由于切割形成的表面损伤层。步骤S10中，所述III族氮化物衬底选自于GaN、AlN、和InN中的任意一种，或者由上述材料组合形成的多元化合物，例如AlxGa1-xN、InxGa1-xN、或者AlxInyGa1-x-yN等，III族元素之间的比例可以根据实际情况作出调整。上述材料所构成的衬底具有不同的两个表面，其一为III族元素面，另一个为氮面。对于HVPE以及MOCVD等外延手段来说，外延生长完毕后的表面通常是III族元素面。步骤S11中，沿平行于所述衬底的外延生长面的方向切割所述衬底，以获得一带有外延生长面的切割后衬底薄片。本具体实施方式中，外延生长面为III族元素面。切割可以采用线锯或者激光切割的方式实施。切割后获得的衬底薄片的氮面是被切割面，粗糙度较大。本具体实施方式中，切割面距离所述衬底的III族元素面的范围是厚度范围是30微米-350微米，对于小于两英寸的衬底，改厚度范围还可以进一步减小至小于150微米。上述步骤实施完毕后获得一III族氮化物衬底薄片。被切割后的另一部分衬底在表面抛光后如果厚度能够满足再次切割的要求，则仍然可以继续实施切割。步骤S12中，上述切割后的III族氮化物衬底薄片，对于需要后续进行外延生长的表面，一般会采用研磨抛光工艺，完全去除表面损伤层，满足后续外延生长的需要；另外一面，为了节约加工成本，一般做到光学级抛光即可，其典型的表面粗糙度在1nm左右，仍存在厚度较薄的损伤层。上述损伤层导致的表面应力，对于III族氮化物衬底薄片而言，存在巨大的影响。不仅造成衬底的翘曲表达，也会导致后续的外延生长和器件加工过程中的开裂，对制造良率造成影响。取所述薄片，进一步去除不需要进行外延生长表面的损伤层。所述去除切割损伤层的方法选自于机械抛光和化学机械抛光的组合。其中机械抛光能够无选择的减薄该表面，但同时还会残留一薄层表面损伤层，同时通过化学抛光的方式，进一步将机械损伤层去除，实现表面损伤层完全去除的效果。在表面损伤层完全去除的情况下，表面的粗糙度一般小于0.2nm，其平整度优于光学级抛光表面。除了机械抛光和化学抛光的组合以外，采用机械抛光和湿法腐蚀、等离子体干法刻蚀等技术手段相组合的方法，也可以实现表面粗糙度小于0.2nm，达到均匀去除表面损伤层的效果。等离子体干法刻蚀的工艺虽然是各项同性的腐蚀工艺，但对损伤形成的凹陷处由于刻蚀有效气体的流动受阻导致浓度降低，因此腐蚀速率会小于其他部分，经过一段时间后也可以形成平整表面。并且等离子体干法刻蚀的时间短且是非机械方式，不会在实施的过程中造成薄片的碎裂，因此是优选的实施方式。由于氮面容易实施抛光和刻蚀，因此优选外延表面是III族元素面，而被切割面为氮面的衬底来实施本具体实施方式。研究发现，外延薄片发生碎裂的原因有一部分是由于衬底表面损伤所带来的应力引起的。因此本具体实施方式将切割表面平坦化，则不会在表面造成额外的应力。由于外延表面是平整的，因此两侧的表面都不会有额外的应力，降低了衬底薄片进一步实施同质外延时发生碎裂的可能。实验表明，本具体实施方式所述方法能够满足范围是厚度范围是30微米-350微米，对于不大于两英寸的衬底，该厚度范围还可以进一步减小至小于150微米。上述步骤实施完毕后的衬底薄片在进一步实施同质外延时不会再碎裂。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种III族氮化物衬底，其特征在于，所述衬底的III族元素面与氮面之间的粗糙度均小于0.2nm。

【技术特征摘要】
1.一种III族氮化物衬底，其特征在于，所述衬底的III族元素面与氮面之间的粗糙度均小于0.2nm。2.根据权利要求1所述的III族氮化物衬底，其特征在于，所述衬底的直径不大于2英寸，衬底的厚度范围是30微米-150微米。3.根据权利要求1所述的III族氮化物衬底，其特征在于，所述衬底的直径不大于4英寸，衬底的厚度范围是30微米-250微米。4.根据权利要求1所述的III族氮化物衬底，其特征在于，所述衬底的直径不大于6英寸，衬底的厚度范围是30微米-350微米。5.根据权利要求1所述的III族氮化物衬底，其特征在于，所述III族氮化物衬底选自于GaN、AlN、和InN中的任意一种，或者由上述材料组合形成的多元化合物。6.一种III族氮化物衬底的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供一外延生长形成的III族氮化物衬底；沿平行于所述衬底的外延生长面的方向切割所述衬底，以获得一带有外延生长面的衬底薄片；取所述衬底薄片，去除被切割表面上由于切割形成的表面损伤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明月，王建峰，徐科，陈吉湖，
申请(专利权)人：苏州纳维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32