一种氮化物材料激光剥离后的表面处理方法技术

一种氮化物材料激光剥离后的表面处理方法，包括以下步骤：通过激光剥离方式制备得到氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底；选择一腔室，往该腔室中填充具有挥发性的腐蚀液体，将氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底放入该腔室中的液面上方，对腔室进行密封处理使该腔室形成密闭的腔室，放置预定时间T，利用腐蚀液体挥发产生的气氛对氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底的激光剥离后的表面进行腐蚀处理；对腔室中的氮化物复合衬底或氮化物单晶衬底进行清洗、吹干，完成对激光剥离表面的气氛腐蚀处理。本发明专利技术利用气氛腐蚀方法对剥离后的氮化物表面进行处理，去除剥离表面上残余的金属等杂质，改善剥离表面的成份和粗糙度，提高后期同质外延效果和芯片性能。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化物材料激光剥离后的表面处理方法
本专利技术涉及一种氮化物材料激光剥离后的表面处理方法。
技术介绍
第三代半导体的代表材料氮化物材料，尤其是GaN、AlN材料,均属于宽禁带半导体，直接带隙为3.39ev和6.3ev，在半导体发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、紫外探测器以及电子功率器件等方面具有广阔的市场应用前景。由于GaN单晶制备工艺复杂且价格昂贵,目前，GaN基发光二极管一般是异质外延在晶系结构与其相似的蓝宝石衬底上，但蓝宝石绝缘且导热性较差，影响其LED芯片的寿命和发光效率,导致电流分布不均匀和散热问题严重，硬度大难解理,且芯片工艺复杂，材料利用率低，限制其在高温和大功率器件上的应用。目前，针对大功率和垂直结构器件市场的垂直结构LED芯片已经开始商品化，其中一个备受关注的技术路线就是通过激光剥离和介质键合技术把蓝宝石衬底上生长的GaN外延薄膜转移到导热导电性能好的衬底，比如SiC、Si、AlSi，金属或者合金衬底。专利申请号为：201210068033.0和专利申请号为：201210068026.0的在先专利公布了一种结合MOCVD外延技术、HVPE外延技术、激光剥离技术、键合技术以用微加工技术制备的新型的复合衬底材料产品及制备方法。激光剥离去除蓝宝石衬底技术是利用外延层和蓝宝石对紫外激光具有不同的吸收效率，蓝宝石具有较高的带隙能量(9.9ev)，所以蓝宝石对于248nm和355nm的激光是透明的，而GaN是3.39ev带隙能量能强烈吸收248nm和355nm的激光，局部形成一个热量爆炸冲击波，导致GaN外延膜和蓝宝石界面分离，GaN分解成残留在剥离表面的金属Ga液滴和氮气。而AlN是6.3ev带隙能量对于248nm和355nm的激光不吸收，因此需要选择193nm的氟化氩(ArF)准分子激光，且蓝宝石对193nm的激光同样是透明的，激光剥离完成后AlN分解成残留在剥离表面的金属Al液滴和氮气。氮化物半导体衬底经过激光剥离后残留的金属等杂质和引起的粗糙表面在制备导热导电氮化物复合衬底和单晶衬底中会破坏衬底表面的活性增加同质外延的难度，在垂直结构器件制备中会增大器件漏电流，影响器件光提取效率、性能和稳定性，因此需要在激光剥离后的表面进行腐蚀处理。目前，市场上或者科研机构上处理激光剥离后表面处理有两种方法，1)加热熔化技术，金属Ga的熔点是29.8℃，通过加热即可以熔化去除Ga金属，但加热对GaN外延膜和键合介质层都有一定损伤，显著增加GaN薄膜表面缺陷和晶体质量，最终对器件性能和稳定性造成影响，而且该办法只适用于GaN激光剥离后表面。2)盐酸浸泡方法，该方法适用于AlN、GaN等氮化物剥离后表面处理，该方法使用盐酸浸泡腐蚀，则剥离后的衬底置于液体内，即衬底完全浸没在液体中，Ga、Al等活泼金属会发生迅速而剧烈的反应，大量释放气体，对剥离后的氮化物表面造成非常大的冲击力，残余应力变化非常迅速，再叠加上外延片自身内部应力作用，很容易在GaN、AlN薄膜上产生裂纹，甚至裂碎，破坏衬底表面和增加同质外延的难度，阻碍工业化发展和推广，此外，盐酸浸泡腐蚀对介质层、转移衬底都有一定的腐蚀作用，易于造成退键合现象，严重影响键合产品的稳定性、及其器件性能，增加器件的漏电流和长程工作的稳定性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种氮化物材料激光剥离后的表面处理方法，利用气氛腐蚀方法对剥离后的氮化物表面进行处理，去除剥离表面上残余的金属等杂质，改善剥离表面的成份和粗糙度，提高后期同质外延效果和芯片性能，且工艺简单易行，具有较大的市场应用前景。为了解决上述技术问题，本专利技术采取以下技术方案：一种氮化物材料激光剥离后的表面处理方法，包括以下步骤：通过激光剥离方式制备得到氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底；选择一腔室，往该腔室中填充具有挥发性的腐蚀液体，将氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底放入该腔室中的液面上方，对腔室进行密封处理使该腔室形成密闭的腔室，放置预定时间T，利用腐蚀液体挥发产生的气氛对氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底的激光剥离后的表面进行腐蚀处理；打开腔室，对腔室中的氮化物复合衬底或氮化物单晶衬底进行清洗、吹干，完成对激光剥离表面的气氛腐蚀处理。所述氮化物复合衬底或氮化物单晶衬底放置在腔室中的液面上方的2-5厘米区域。所述放置预定时间T为15-50分钟。所述腐蚀液体为具有挥发性的盐酸、醋酸或者氨水。所述清洗时使用异丙醇、丙酮和超纯水进行超声清洗。所述腔室包括壳体和设置在壳体内的用于固定氮化物复合衬底或氮化物单晶的固定装置。一种氮化物材料激光剥离后的表面处理方法，包括以下步骤：通过激光剥离方式制备得到氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底；选择一腔室，将氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底放入该腔室中，对腔室进行密封处理使该腔室形成密闭的腔室，往该密闭的腔室中通入腐蚀性气体，放置预定时间T，利用腐蚀性气体对氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底的激光剥离后的表面进行腐蚀处理；打开腔室，对腔室中的氮化物复合衬底或氮化物单晶衬底进行清洗、吹干，完成对激光剥离表面的气氛腐蚀处理。本专利技术通过气氛腐蚀处理氮化物材料激光剥离后表面，具备以下特点：一、气氛腐蚀反应较为和缓，除了具备加热腐蚀和液体浸泡腐蚀的特点，即去除激光剥离后表面的金属等杂质，有效改善剥离表面成份和粗糙度，此外，在有效保证腐蚀效率的情况下，有效抑制了腐蚀气体产物对GaN外延膜的巨大冲击力，不会引起残余应力剧烈变化且减少液体浸泡腐蚀时反应产生的热量对材料本身影响，减少激光剥离后表面处理过程中GaN外延膜产生裂纹或碎裂的几率，提高激光剥离后腐蚀工艺的良品率，具有较好市场应用前景。二、气氛腐蚀为非接触式表面处理，不会对GaN外延膜、介质层和转移衬底造成损伤，改善键合结构的稳定性和芯片性能，特别是在介质层和转移衬底材料化学活性较大、残余应力状况复杂的情况下尤为适用。三、气氛腐蚀可以通过盐酸等易挥发的气体通入密闭装置中，或者自行使用烧杯制备简单密封腔室，装置简单，悬挂在液面上方腐蚀，设备简单气体或液体可循环多次使用，显著降低成本。四、绿色环保，气氛腐蚀工艺是在在密封环境中进行处理，有效减少腐蚀气体对环境和操作人员的损害。五、气氛腐蚀工艺简单易用重复性好，可应用于几乎所有氮化物材料激光剥离后的表面，适用范围非常广，设备简单，室温和大气压条件下就可以完成腐蚀工艺，且可通过调节温度和气压调整气氛腐蚀速率、腐蚀后表面形貌和成份。附图说明附图1为本专利技术中使用到的腔室的实施方式一示意图；附图2为本专利技术中使用到的腔室的实施方式一示意图；附图3本专利技术方法应用于制备硅基GaN复合衬底的工艺流程示意图；附图4为本专利技术方法应用于制备石英基AlN复合衬底的工艺流程图；附图5为本专利技术方法应用于制备WCu基GaN复合衬底工艺流程图；附图6为本专利技术方法应用于制备MoCu基LED芯片结构的工艺流程图；附图7为本专利技术对GaN单晶衬底激光剥离后表面气氛处理示意图。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术揭示了一种氮化物材料激光剥离后的表面处理方法，包括以下步骤：S11，通过激光剥离方式制备得到氮化物复合衬底或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物材料激光剥离后的表面处理方法，包括以下步骤：通过激光剥离方式制备得到氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底；选择一腔室，往该腔室中填充具有挥发性的腐蚀液体，将氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底放入该腔室中的液面上方，对腔室进行密封处理使该腔室形成密闭的腔室，放置预定时间T，利用腐蚀液体挥发产生的气氛对氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底的激光剥离后的表面进行腐蚀处理；打开腔室，对腔室中的氮化物复合衬底或氮化物单晶衬底进行清洗、吹干，完成对激光剥离表面的气氛腐蚀处理。

【技术特征摘要】
1.一种氮化物材料激光剥离后的表面处理方法，包括以下步骤：通过激光剥离方式制备得到氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底；选择一腔室，往该腔室中填充具有挥发性的腐蚀液体，将氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底放入该腔室中的液面上方，对腔室进行密封处理使该腔室形成密闭的腔室，放置预定时间T，利用腐蚀液体挥发产生的气氛对氮化物复合衬底或者氮化物单晶衬底的激光剥离后的表面进行腐蚀处理；打开腔室，对腔室中的氮化物复合衬底或氮化物单晶衬底进行清洗、吹干，完成对激光剥离表面的气氛腐蚀处理。2.根据权利要求1所述的氮化物材料激光剥离后的表面处理方法，其特征在于，所述氮化物复合衬底或氮化物单晶衬底放置在腔室中的液面上方的2-5厘米区域。3.根据权利要求2所述的氮化物材料激光剥离后的表面处理方法，其特征在于，所述放置预定时间T为15-50分钟。4.根据权利要求3所述的氮化物材料激光剥离后的表面处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪青，梁文林，任俊杰，罗家懋，张集发，童玉珍，孙明，张国义，
申请(专利权)人：东莞市中镓半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44