本公开涉及一种具有(20‑2‑1)面的半极性氮化镓的外延层，包括：第一半极性氮化镓外延层以及第二半极性氮化镓外延层，其中第一半极性氮化镓外延层生长于图案化蓝宝石衬底上，而第二半极性氮化镓外延层采用氢化物气相外延(HVPE)方法生长在第一半极性氮化镓外延层的背向图案化蓝宝石衬底的表面上，第一半极性氮化镓外延层以及第二半极性氮化镓外延层背向图案化蓝宝石衬底的一面都具有(20‑21)取向；以及第一半极性氮化镓外延层的面向图案化蓝宝石衬底的通过化学‑机械抛光法(CMP)进行平坦化处理的表面具有(20‑2‑1)取向。
Epitaxy Layer of Semipolar GaN with (20-2-1) Surface
The present disclosure relates to a semi-polar gallium nitride epitaxial layer with (20 2 1) surface, including a first half-polar gallium nitride epitaxial layer and a second half-polar gallium nitride epitaxial layer, in which the first half-polar gallium nitride epitaxial layer is grown on patterned sapphire substrates, and the second half-polar gallium nitride epitaxial layer is grown on the first half-polar gallium nitride by hydride vapor epitaxy (HVPE) method. The surface of the first half polar GaN epitaxy layer and the second half polar GaN epitaxy layer on the back patterned sapphire substrate has (20 21) orientation, and the surface of the first half polar GaN epitaxy layer on the patterned sapphire substrate is (20 2) flattened by chemical mechanical polishing (CMP). _1) Orientation.
【技术实现步骤摘要】
具有(20-2-1)面的半极性氮化镓的外延层
本公开涉及一种半导体构件，尤其涉及一种具有(20-2-1)面的半极性氮化镓的外延层。
技术介绍
因为GaN材料具有比基于硅的半导体更宽的带隙值，其是用于制造绿色波长或蓝色波长发光器件和用于制造高功率或高电压晶体管的理想材料。本专利技术人已经认识到和意识到，III族氮化物材料的一些晶体取向可提供超过其他晶体取向的提高的器件性能。另外，由于其宽的带隙，所以当III-V族氮化物材料用于制造集成晶体管时可表现出更高的击穿电压。因此，III-V族氮化物材料对于光电子和高功率电子应用可能是理想的。从2009年首次展示绿色LD起，半极性(20-21)取向最近已经为高效和长波长LED和激光二极管(LD)的首要候选者。相比较于极性或非极性取向，半极性氮化镓材料可以对高效发光二极管是有利的，并且可以为效率下降提供解决方案且在发光二极管中实现高效、长波发射。但是到目前为止，用于蓝光的大面积GaN的特殊晶面(20-2-1)很难获得。
技术实现思路
本公开旨在解决上述和/或其他技术问题并提供了一种具有(20-2-1)面的半极性氮化镓的外延层，包括：第一半极性氮化镓外延层以及第二半极性氮化镓外延层，其中第一半极性氮化镓外延层生长于图案化蓝宝石衬底上，而第二半极性氮化镓外延层采用氢化物气相外延(HVPE)方法生长在第一半极性氮化镓外延层的背向图案化蓝宝石衬底的表面上，第一半极性氮化镓外延层以及第二半极性氮化镓外延层背向图案化蓝宝石衬底的一面都具有(20-21)取向；以及第一半极性氮化镓外延层的面向图案化蓝宝石衬底的通过化学-机械抛光法(CMP)进行平坦化处理的表面具有(20-2-1)取向。根据本公开的具有(20-2-1)面的半极性氮化镓的外延层，其中第二半极性氮化镓外延层不小于0.5mm。根据本公开的另一个方面，提供一种用于在衬底上形成具有(20-2-1)取向的半极性氮化镓的外延层的方法，所述方法包括：邻靠图案化蓝宝石衬底的晶体生长表面生长具有(20-2-1)取向的第一半极性氮化镓外延层，所述第一半极性氮化镓外延层平行于所述衬底的加工表面；在第一半极性氮化镓外延层的表面采用氢化物气相外延(HVPE)方法生长具有(20-2-1)取向的第二半极性氮化镓外延层，所述第二半极性氮化镓外延层厚度不小于0.5mm；从图案化蓝宝石衬底上整体剥离所述第一半极性氮化镓外延层和第二半极性氮化镓外延层；以及通过化学-机械抛光法(CMP)对所剥离下来的所述第一半极性氮化镓外延层的面向图案化蓝宝石衬底的表面进行平坦化处理，从而获得具有(20-2-1)取向表面的半极性氮化镓外延层。根据本公开的用于在衬底上形成具有(20-2-1)取向的半极性氮化镓的外延层的方法，其还包括：在生长所述第二半极性氮化镓外延层之前，通过化学-机械抛光法(CMP对第一半极性氮化镓外延层的表面进行平坦化处理。根据本公开的用于在衬底上形成具有(20-2-1)取向的半极性氮化镓的外延层的方法，其中第一半极性氮化镓外延层通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法生长而成。根据本公开的用于在衬底上形成具有(20-2-1)取向的半极性氮化镓的外延层的方法，其中第一半极性氮化镓外延层使用氮载气进行生长。根据本公开的用于在衬底上形成具有(20-2-1)取向的半极性氮化镓的外延层的方法，其中通过化学-机械抛光法(CMP)对所剥离下来的所述第一半极性氮化镓外延层的面向图案化蓝宝石衬底的表面进行平坦化处理将去掉第一半极性氮化镓外延层的一半以上的厚度。根据本公开的用于在衬底上形成具有(20-2-1)取向的半极性氮化镓的外延层的方法，其中通过化学-机械抛光法(CMP)对所剥离下来的所述第一半极性氮化镓外延层的面向图案化蓝宝石衬底的表面进行平坦化处理将去掉整个第一半极性氮化镓外延层。根据本公开的用于在衬底上形成具有(20-2-1)取向的半极性氮化镓的外延层的方法，其还包括：在生长第一半极性氮化镓外延层之前，形成掩模层以覆盖所述图案化蓝宝石衬底的表面。根据本公开的用于在衬底上形成具有(20-2-1)取向的半极性氮化镓的外延层的方法，其中形成所述掩模层包括通过气相沉积法共形地沉积材料。根据本公开的用于在衬底上形成具有(20-2-1)取向的半极性氮化镓的外延层的方法，其还包括从所述晶体生长表面移除所述共形地沉积的材料。根据本公开的用于在衬底上形成具有(20-2-1)取向的半极性氮化镓的外延层的方法，其中从图案化蓝宝石衬底上整体剥离所述第一半极性氮化镓外延层和第二半极性氮化镓外延层的方法包括下述方式之一：通过激光照射第一半极性氮化镓外延层与图案化蓝宝石衬底之间的以熔化两者的连接界面、借助空腔物理剥离以及通过热应力剥离方式。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。图1所示的是根据本公开实施方案的在图案化蓝宝石衬底上生长(20-2-1)半极性GaN的截面示意图；图2所示的是根据本公开的实施方案的在PSS衬底上形成的包含有第一半极性氮化镓外延层和第二半极性氮化镓外延层的半镓极性GaN正视图的扫描电子显微照片；图3是示出根据本公开的第一半极性氮化镓外延层和第二半极性氮化镓外延层整体分离示意图。图4是示出根据本公开的分离后的外延片的CMP加工方位示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本开。除非另有定义，本文使用的所有其他科学和技术术语具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。应当理解，尽管在本公开采用了“平行”或“垂直”等术语，但是并不表示两者完全理论平行或垂直，而是在合理范围内的平行关系(例如两者之间的夹角在10毫度以内)或垂直关系(例如两者之间的夹角与90度在10毫度误差范围内)。当参照以下具体实施方案中的附图时，可使用空间标记“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“垂直”、“水平”等。例如，当参照所述附图时，“垂直”可用于指垂直于衬底表面的方向，并且“水平”可用于指平行于衬底表面的方向。“上部”、“顶部”或“上方”可用于指远离衬底的垂直方向，而“下部”、“底部”或“下方”可用于指朝向衬底的垂直方向。这样的指代用于教导的目的，并不旨在作为具体化器件的绝对参考。可以以任何合适方式对具体化器件进行空间取向，所述方式可不同于附图中所示的取向。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在…时”或“当…时”或“响应于确定”。为了使本领域技术人员更好地理解本公开，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细说明。如图1所示，外延层200生本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有(20‑2‑1)面的半极性氮化镓的外延层，包括：第一半极性氮化镓外延层以及第二半极性氮化镓外延层，其中第一半极性氮化镓外延层生长于图案化蓝宝石衬底上，而第二半极性氮化镓外延层采用氢化物气相外延(HVPE)方法生长在第一半极性氮化镓外延层的背向图案化蓝宝石衬底的表面上，第一半极性氮化镓外延层以及第二半极性氮化镓外延层背向图案化蓝宝石衬底的一面都具有(20‑2‑1)取向；以及第一半极性氮化镓外延层的面向图案化蓝宝石衬底的通过化学‑机械抛光法(CMP)进行平坦化处理的表面具有(20‑2‑1)取向。
【技术特征摘要】
1.一种具有(20-2-1)面的半极性氮化镓的外延层，包括：第一半极性氮化镓外延层以及第二半极性氮化镓外延层，其中第一半极性氮化镓外延层生长于图案化蓝宝石衬底上，而第二半极性氮化镓外延层采用氢化物气相外延(HVPE)方法生长在第一半极性氮化镓外延层的背向图案化蓝宝石衬底的表面上，第一半极性氮化镓外延层以及第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈辰，宋杰，崔周源，
申请(专利权)人：西安赛富乐斯半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61
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