【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体光电材料领域,特别涉及一种异质基片衬底的表面处理技术控制基片弯曲度的方法。
技术介绍
GaN作为第三代宽禁带半导体材料的代表,由于其宽带隙、高耐压、高热导等优异性能,在高功率LED、紫外LD、以及高频、耐高温电力电子器件方面有广泛的应用前景,已引起业界的广泛关注。目前,由于制备大尺寸的单晶GaN自支撑衬底还较为困难,因此市场上的GaN基器件主要采用MOCVD技术在蓝宝石/碳化硅等异质衬底上制备GaN外延层。但是,MOCVD技术外延生长GaN速度很慢(每小时仅几个微米),致使生产成本较高。相比MOCVD技术,HVPE技术具有设备简单、外延生长速度快的优势,同时,随着外延层薄膜厚度的增加,晶格畸变能得到有效释放,从而抑制外延层与异质基片衬底间晶格失配导致的晶体位错而得到高品质的GaN外延层。因此,采用HVPE技术在蓝宝石/碳化硅等异质衬底基片上外延一层厚度10~100um的GaN外延层制成氮化物复合衬底,然后在此衬底上制备器件,是降低GaN基器件成本、提高器件性能的有效途径。HVPE技术制备GaN复合衬底,存在的主要问题是异质外延引起的复合衬底弯曲问题。对于GaN外延晶片,曲率半径大于5m才能在后续的光刻等器件制备工艺中保证器件的品质与良率。目前,业界常用的改善GaN复合衬底弯曲的方法主要有两种:一种是在蓝宝石衬底与异质外延层间制备应力协变层;一种是在蓝宝石衬底背面制备应力补偿层。前者的主 ...
【技术保护点】
一种异质衬底表面改性调控基片弯曲度的方法,其特征在于,采用表面处理技术,对异质衬底下表面进行物理化学改性,使两表面呈现不同表面态;再用HVPE生长技术,在异质衬底的上表面外延生长高品质氮化物单晶层,同时在衬底下表面生长氮化物多晶层;在氮化物生长过程中原位调控基片弯曲度;它包括以下步骤:(1)将氮化物异质衬底的下表面,采用表面处理技术进行物理、化学改性,形成利于氮化物成核、氮化物多晶快速生长的表面态;所述表面处理技术包括:高温气体腐蚀,酸、碱溶液湿法刻蚀,研磨技术,其中一种或两种及其以上方法联合使用;(2)将步骤(1)处理过的衬底放入MOCVD反应室中,利用衬底预处理技术、低温缓冲层技术高温生长的两步法,在衬底上表面外延生长薄层氮化物单晶,得到氮化物模板;(3)将步骤(2)制备的氮化物模板,采用HVPE生长技术,调控设备及生长工艺,进行原位双面同时快速生长氮化物(即在衬底的上表面生长高品质氮化物单晶层,在衬底下表面生长与上表面单晶层厚度相匹配的氮化物多晶层),得到基片弯曲度小(其曲率半径大于5m)的、符合产业化标准的氮化物复合衬底。
【技术特征摘要】
1.一种异质衬底表面改性调控基片弯曲度的方法,其特征在于,采用表面
处理技术,对异质衬底下表面进行物理化学改性,使两表面呈现不同表面态;再
用HVPE生长技术,在异质衬底的上表面外延生长高品质氮化物单晶层,同时在
衬底下表面生长氮化物多晶层;在氮化物生长过程中原位调控基片弯曲度;
它包括以下步骤:
(1)将氮化物异质衬底的下表面,采用表面处理技术进行物理、化学改性,
形成利于氮化物成核、氮化物多晶快速生长的表面态;
所述表面处理技术包括:高温气体腐蚀,酸、碱溶液湿法刻蚀,研磨技术,
其中一种或两种及其以上方法联合使用;
(2)将步骤(1)处理过的衬底放入MOCVD反应室中,利用衬底预处理技
术、低温缓冲层技术高温生长的两步法,在衬底上表面外延生长薄层氮化物单晶,
得到氮化物模板;
(3)将步骤(2)制备的氮化物模板,采用HVPE生长技术,调控设备及生
长工艺,进行原位双面同时快速生长氮化物(即在衬底的上表面生长高品质氮化
物单晶层,在衬底下表面生长与上表面单晶层厚度相匹配的氮化物多晶层),得
到基片弯曲度小(其曲率半径大于5m)的、符合产业化标准的氮化物复合衬底。
2.根据权利要求1所述的一种异质衬底表面改性调控基片弯曲度的方法,
在步骤(1)表面处理技术中所述高温气体腐蚀,其特征在于,将异质基片置于
高温退火炉中,在腐蚀性气体气氛(此时,基片的上表面与腐蚀性气体气氛是隔
离的),及900~1800℃高温下,对异质基片下表面进行退火处理,使气体分子
在基片表面发生吸附与解吸的物理、化学反应,使基片下表面表面重构,形成利
于氮化物成核、快速生长多晶层的表面态。
3.根据权利要求1所述的一种异质衬底表面改性调控基片弯曲度的方法,
在步骤(1)表面处理技术中所述酸、碱溶液湿法...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘南柳,李顺峰,李春霞,熊欢,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
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