半导体器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体器件及其制备方法，涉及半导体技术领域。本申请实施例中的半导体器件包括具有多个凸台的图形化衬底、设置在图形化衬底上的AlN缓冲层以及设置在AlN缓冲层上的氮化物合并层，凸台之间的间隙形成氮化物合并层和图形化衬底之间的相互连通的通孔。氮化物合并层与图形化衬底之间只通过凸台的顶面连接，两者之间的连接面积在各自的总面积中占比小，可以更容易的对这样的结构进行剥离，从而将图形化衬底与其他结构分离。该半导体器件结构简单，无论采用腐蚀液进行化学腐蚀剥离，还是采用切割剥离、振动剥离等物理剥离都可以达到很好的效果，剥离后不会对芯片造成损伤，且剥离效率更高，良品率也更高。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种半导体器件及其制备方法。
技术介绍
半导体发光二极管(LED)被称为第四代光源，具有高效、节能、环保、长寿命等优异特性，随着技术的不断进步和应用范围的不断拓展，LED产品技术呈现了广阔的应用前景。但传统正装结构的蓝宝石衬底的热导率较低，在大功率应用中严重影响了LED芯片的热量传导，从而导致LED芯片工作温度过高大幅缩短工作寿命。虽然，采用倒装结构可有效减少热阻，但其电流扩展性能略差，在大工作电流下效率下降明显。同时，在最新发展的近紫外LED应用中，由于GaN对近紫外光存在较大吸收，需要对吸光的GaN进行剥离。因此电流扩展性能好、无紫外吸收且正向光辐射的垂直结构，将是未来大功率芯片特别是近紫外LED芯片的主要结构。在对芯片进行剥离时，由于生长衬底与其上的结构连接紧密，无论是采用物理剥离还是化学剥离，都可能对芯片造成损伤，且剥离效率低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种半导体器件及其制备方法。本专利技术提供的技术方案如下：一种半导体器件，包括：图形化衬底，所述图形化衬底包括位于所述图形化衬底一侧的多个凸台，多个所述凸台相邻设置，所述凸台的顶面为平面，相邻的所述凸台之间具有间隙；AlN缓冲层，所述AlN缓冲层设置在所述图形化衬底设置所述凸台一侧，所述AlN缓冲层覆盖所述图形化衬底设置所述凸台一侧的表面；氮化物合并层，所述氮化物合并层设置在所述AlN缓冲层远离所述图形化衬底的一侧，所述氮化物合并层设置在所述凸台的顶面上；其中，所述凸台之间的间隙形成所述图形化衬底与所述氮化物合并层之间的相互连通的孔洞。进一步地，该半导体器件还包括：外延层，所述外延层设置在所述氮化物合并层远离所述AlN缓冲层的一侧；所述外延层包括发光二极管、电力电子器件、激光器、太阳能电池、光电探测器或氮化物厚膜的外延结构。进一步地，所述氮化物合并层为制作在所述凸台的顶面的一完整平面；或者所述氮化物合并层包括：多个缓冲结构，所述缓冲结构设置在所述AlN缓冲层远离所述图形化衬底的一侧，所述缓冲结构设置在每个所述凸台的顶面上，每个所述凸台上的缓冲结构相互独立；合拢层，所述合拢层覆盖所述多个缓冲结构，所述合拢层远离所述图形化衬底的一侧形成平面。进一步地，所述凸台为锥台、圆台或平顶蒙古包形状；所述图形化衬底设置所述凸台的表面除所述顶面外的其他面与所述顶面所在平面非平行。进一步地，所述凸台的侧面为一个面或包括多个第一子面，所述侧面为一个面时，所述侧面与所述顶面所在平面非平行；所述侧面包括多个第一子面时，每个子面与所述顶面所在平面非平行；相邻所述凸台之间的所述图形化衬底的表面为一个面或包括多个第二子面，相邻所述凸台之间的所述图形化衬底的表面为一个面时，相邻所述凸台之间的所述图形化衬底的表面与所述顶面所在平面非平行；相邻所述凸台之间的所述图形化衬底的表面包括多个第二子面时，所述第二子面与所述顶面所在平面非平行。进一步地，所述凸台的高度为0.5-50um，所述顶面的形状为圆形或多边形，所述顶面距离最长的两点之间的距离为0.1-3um；所述AlN缓冲层的厚度为5-200nm；所述图形化衬底上所述凸台的图形周期为1-20um；所述氮化物合并层包括GaN、AlN、AlGaN、InGaN、AlInGaN中的一种材料或多种材料的复合结构。本专利技术还提供了一种半导体器件的制备方法，包括：提供一图形化衬底，所述图形化衬底包括位于所述图形化衬底一侧的多个凸台，所述凸台的顶面为平面，相邻的所述凸台之间具有间隙；采用物理气相沉积溅射方法在所述凸台上制作AlN缓冲层，所述AlN缓冲层覆盖所述图形化衬底设置所述凸台一侧的表面；采用有机金属化学气相沉积外延生长方法在所述AlN缓冲层远离所述图形化衬底的一侧制作氮化物合并层，所述氮化物合并层设置在所述凸台的顶面上，所述凸台之间的间隙形成所述图形化衬底与所述氮化物合并层之间的相互连通的孔洞。进一步地，该方法还包括：采用金属有机化合物化学气相沉积、氢化物气相外延或分子束外延方法，在所述氮化物合并层远离所述AlN缓冲层的一侧制作外延层。进一步地，在所述AlN缓冲层远离所述图形化衬底的一侧制作氮化物合并层的步骤包括：在每个所述凸台上生长合并材料形成对应的缓冲结构，所述缓冲结构为相互独立的三维结构；在所述缓冲结构远离所述图形化衬底的一侧生长合并材料，所述合并材料将所述缓冲结构之间的间隙填充，形成合拢层，所述合拢层远离所述图形化衬底的一侧生长为一完整平面。进一步地，在所述AlN缓冲层远离所述图形化衬底的一侧制作氮化物合并层的步骤包括：在所述凸台的顶面生长合并材料，形成为一完整平面的所述氮化物合并层。本申请实施例中的半导体器件包括具有多个凸台的图形化衬底上以及设置在凸台顶面上的氮化物合并层，凸台之间的间隙形成氮化物合并层和图形化衬底之间的相互连通的通孔。氮化物合并层与图形化衬底之间只通过凸台的顶面连接，两者之间的连接面积在各自的总面积中占比小，可以更容易的对这样的结构进行剥离，从而将图形化衬底与其他结构分离。该半导体器件结构简单，无论采用腐蚀液进行化学腐蚀剥离，还是采用切割剥离、振动剥离等物理剥离都可以达到很好的效果，剥离后不会对芯片造成损伤，且剥离效率更高，良品率也更高。本专利技术采用的仅台面处为平面的周期性图形化衬底上溅射AlN缓冲层，在后续氮化物合并层生长过程中由于氮化物合并层仅从台面处开始生长，而位错一般从生长界面开始延伸，因此氮化物合拢后的材料整体位错密度非常低，材料质量好。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种半导体器件的剖面结构示意图。图2为本专利技术实施例提供的一种半导体器件中图形化衬底的示意图。图3为本专利技术实施例提供的一种半导体器件中图形化衬底的剖面示意图。图4为本专利技术实施例提供的另一种半导体器件的剖面结构示意图。图5为本专利技术实施例提供的又一种半导体器件的剖面结构示意图。图6为本专利技术实施例提供的一种半导体器件的制备方法中步骤S101对应的结构示意图。图7为本专利技术实施例提供的一种半导体器件的制备方法中步骤S102对应的结构示意图。图8为本专利技术实施例提供的一种半导体器件的制备方法中步骤S103对应的结构示意图。图9为本专利技术实施例提供的一种半导体器件的制备方法中步骤S103中先制备缓冲结构的结构示意图。图10为本专利技术实施例提供的一种半导体器件的制备方法中步骤S103中在缓冲结构上制备合拢层的结构示意图。图11为本专利技术实施例提供的一种半导体器件的制备方法中步骤S104中对应的结构示意图。图标：10-半导体器件；101-图形化衬底；111-凸台；112-顶面；102-AlN缓冲层；103-氮化物合并层；131-缓冲结构；132-合拢层；104-外延层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：图形化衬底，所述图形化衬底包括位于所述图形化衬底一侧的多个凸台，多个所述凸台相邻设置，所述凸台的顶面为平面，相邻的所述凸台之间具有间隙；AlN缓冲层，所述AlN缓冲层设置在所述图形化衬底设置所述凸台一侧，所述AlN缓冲层覆盖所述图形化衬底设置所述凸台一侧的表面；氮化物合并层，所述氮化物合并层设置在所述AlN缓冲层远离所述图形化衬底的一侧，所述氮化物合并层设置在所述凸台的顶面上；其中，所述凸台之间的间隙形成所述图形化衬底与所述氮化物合并层之间的相互连通的孔洞。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：图形化衬底，所述图形化衬底包括位于所述图形化衬底一侧的多个凸台，多个所述凸台相邻设置，所述凸台的顶面为平面，相邻的所述凸台之间具有间隙；AlN缓冲层，所述AlN缓冲层设置在所述图形化衬底设置所述凸台一侧，所述AlN缓冲层覆盖所述图形化衬底设置所述凸台一侧的表面；氮化物合并层，所述氮化物合并层设置在所述AlN缓冲层远离所述图形化衬底的一侧，所述氮化物合并层设置在所述凸台的顶面上；其中，所述凸台之间的间隙形成所述图形化衬底与所述氮化物合并层之间的相互连通的孔洞。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，该半导体器件还包括：外延层，所述外延层设置在所述氮化物合并层远离所述AlN缓冲层的一侧；所述外延层包括发光二极管、电力电子器件、激光器、太阳能电池、光电探测器或氮化物厚膜的外延结构。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述氮化物合并层为制作在所述凸台的顶面的一完整平面；或者所述氮化物合并层包括：多个缓冲结构，所述缓冲结构设置在所述AlN缓冲层远离所述图形化衬底的一侧，所述缓冲结构设置在每个所述凸台的顶面上，每个所述凸台上的缓冲结构相互独立；合拢层，所述合拢层覆盖所述多个缓冲结构，所述合拢层远离所述图形化衬底的一侧形成平面。4.根据权利要求1至3任意一项所述的半导体器件，其特征在于，所述凸台为锥台、圆台或平顶蒙古包形状；所述图形化衬底设置所述凸台的表面除所述顶面外的其他面与所述顶面所在平面非平行。5.根据权利要求1至3任意一项所述的半导体器件，其特征在于，所述凸台的侧面为一个面或包括多个第一子面，所述侧面为一个面时，所述侧面与所述顶面所在平面非平行；所述侧面包括多个第一子面时，每个子面与所述顶面所在平面非平行；相邻所述凸台之间的所述图形化衬底的表面为一个面或包括多个第二子面，相邻所述凸台之间的所述图形化衬底的表面为一个面时，相邻所述凸台之间的所述图形化衬底的表面与所述顶面所在平面非平行；相邻所述凸台之间的所述图形...

【专利技术属性】
技术研发人员：张康，赵维，陈志涛，贺龙飞，何晨光，吴华龙，刘晓燕，刘云洲，
申请(专利权)人：广东省半导体产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44