利用多离子注入的氮化镓基板的制造方法技术

本发明专利技术公开利用多离子注入的氮化镓基板的制造方法。本发明专利技术实施例的利用多离子注入的氮化镓基板的制造方法的特征在于，包括：在第一氮化镓形成键合氧化膜的步骤；向形成有上述键合氧化膜的第一氮化镓的表面至少注入一次第一离子来形成损伤层的使第一氮化镓的弯曲松弛的步骤；向形成有上述键合氧化膜的第一氮化镓的表面注入第二离子来形成泡罩层的步骤；对上述第一氮化镓的键合氧化膜和临时基板进行接合的步骤；利用上述泡罩层分离上述第一氮化镓来形成种子层的步骤；以及利用上述种子层使第二氮化镓生长来形成块状氮化镓的步骤。

Manufacturing method of GaN substrate by multi ion implantation

The invention discloses a manufacturing method of gallium nitride substrate by multi ion implantation. The manufacturing method of the multi ion implanted gallium nitride substrate according to the embodiment of the invention comprises the following steps: forming a bonding oxide film on the first gallium nitride; forming a damaged layer by injecting at least one first ion into the surface of the first gallium nitride with the bonding oxide film to make the bending relaxation of the first gallium nitride; forming a first ion with the bonding oxide film The step of injecting a second ion into the surface of a gallium nitride to form a blister layer; the step of bonding an oxide film of the first gallium nitride to a temporary substrate; the step of separating the first gallium nitride with the blister layer to form a seed layer; and the step of growing the second gallium nitride with the seed layer to form a bulk gallium nitride.

【技术实现步骤摘要】
利用多离子注入的氮化镓基板的制造方法本申请要求于2018年5月29日提交且申请号为15/991，505的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本专利技术涉及利用多离子注入的氮化镓基板的制造方法，更加详细地，涉及通过改善氮化镓基板的弯曲现象及防破碎来制造具有高质量低缺陷密度的氮化镓基板的制造方法。
技术介绍
激光二极管或发光二极管等半导体器件的性能及寿命由构成相应器件的各种因素而定，尤其，严重受到多个器件层叠在其上的基础基板的影响。目前提出了用于制造优质的半导体基板的多种方法。并且，对Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体基板的关注度日益增加。作为典型的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体基板，可举出氮化镓(GaN)基板，上述氮化镓基板与砷化镓(GaAs)基板、磷化铟(InP)基板等一同适当地利用于半导体器件，但制造成本比砷化镓基板及磷化铟基板更昂贵。氮化镓基板通过氢化物气相外延(HVPE，hydridevaporphaseepitaxy)法、金属有机化学沉积(MOCVD，metalorganicchemicalvapordeposition)法等气相法来使晶体生长，因而晶体生长速度慢，例如，在100小时左右的晶体生长时间内只能获得厚度为10㎜左右的氮化镓结晶块。从上述厚度的晶体中只能切割厚度为200μm至400μm左右的少量例如10个左右的氮化镓基板。但是，为了增加氮化镓基板的切割数量，若使从氮化镓结晶块切割的氮化镓膜的厚度变薄，则因机械强度下降而无法成为自支撑基板。因此，需要一种增强从氮化镓结晶块切割的氮化镓薄膜的强度的方法。以往作为增强氮化镓薄膜的方法，存在一种在化学组成上不同于氮化镓的异质基板上接合氮化镓薄膜的基板的制造方法。但是，通过以往的接合基板的制造方法制造的接合基板在氮化镓薄膜上层叠半导体层的工序中存在氮化镓薄膜容易从异质基板剥离的问题。为了解决上述问题，提出了如日本公开专利第2011-243968号、韩国授权专利第10-1581044号及日本公开专利第2012-243792号中所公开的通过注入离子分离薄膜的方法。在以往的通过注入离子分离薄膜的方法中公开了如下的方法，即，在与异质基板相接合的氮化镓结晶块的一面注入氢、氦或氮离子来形成损伤层，并将形成有损伤层的氮化镓结晶块直接接合在异质基板以及进行热处理，之后分离损伤层上的氮化镓结晶块来制造氮化镓薄膜接合基板。但是，以往的方法引起氮化镓结晶块内部的晶体的损伤，因而导致弯曲等外形的变化，并无法再利用氮化镓结晶块，从而导致制造成本上升。并且，由O.Moutanabbir进行的以往的氮化镓基板的制造方法存在如下问题，即，为了减少氮化镓基板的弯曲而向氮化镓基板的两个侧面注入氢离子，但这种方法向氮化镓基板的两个侧面均注入氢离子，因而在氮化镓基板形成多个因注入离子而受损的层，从而引起氮化镓基板的质量的下降，由于在注入离子之后进行热退火(thermalannealing)工序，因而工序复杂。现有技术文献专利文献日本公开专利第2011-243968号，“复合基板制造方法”韩国授权专利第10-1581044号，“具有单晶薄膜的基板的制造方法”日本公开专利第2012-243792号，“氮化镓薄膜接合基板及其制造方法以及GaN氮化镓类高电子迁移率晶体管及其制造方法”非专利文献O.Moutanabbir于2009年发表，“注入H2的应力调整与键合，独立G氮化镓晶片：双面分裂的概念(StressAdjustmentandBondingofH-Implanted2in.FreestandingGaNWafer：TheConceptofDouble-SidedSplitting)”
技术实现思路
本专利技术的实施例所要提供如下的氮化镓基板的制造方法，即，在至少注入一次第一离子来使第一氮化镓的弯曲松弛之后，通过注入第二离子来解决成为生产收益率的致命性不良因素的氮化镓基板的弯曲现象及破碎现象。并且，本专利技术的实施例所要制造出同时防止氮化镓基板的弯曲现象及破碎现象的具有缺陷密度的高质量的氮化镓基板。本专利技术的实施例所要提供通过使将第一氮化镓的镓面(Ga-face)用作种子层(seedlayer)的第二氮化镓生长来减少氮化镓基板的缺陷率的氮化镓基板的制造方法。本专利技术实施例的氮化镓基板的制造方法包括：在第一氮化镓形成键合氧化膜(bondingoxide)的步骤；向形成有上述键合氧化膜的第一氮化镓的表面至少注入一次第一离子来形成损伤层(damagelayer)的第一氮化镓的弯曲松弛(bowrelease)步骤；向形成有上述键合氧化膜的第一氮化镓的表面注入第二离子来形成泡罩层(blisterlayer)的步骤；对上述第一氮化镓的键合氧化膜和临时基板进行接合的步骤；利用上述泡罩层分离上述第一氮化镓来形成种子层(seedlayer)的步骤；以及利用上述种子层使第二氮化镓生长来形成块状氮化镓的步骤。在向形成有上述键合氧化膜的第一氮化镓的表面至少注入一次第一离子来形成损伤层的上述使第一氮化镓的弯曲松弛的步骤中，可根据所注入的上述第一离子的加速电压(Accelerationvoltage)来调节上述损伤层的厚度。可根据上述损伤层的厚度来调节上述第一氮化镓的弯曲(bow)程度。上述泡罩层可形成在距上述第一氮化镓的表面0.1μm至4μm的深度的位置。上述泡罩层可通过使用氢、氦、氮及氩中的至少一种物质进行离子注入来形成。上述第一氮化镓可包括氮面(N-face)及镓面(Ga-face)。上述向形成有上述键合氧化膜的第一氮化镓的表面注入第二离子来形成泡罩层的步骤可在上述第一氮化镓的上述镓面进行。上述向形成有上述键合氧化膜的第一氮化镓的表面注入第二离子来形成泡罩层的步骤还可包括对上述泡罩层进行热处理的步骤。上述对上述泡罩层进行热处理的步骤可在400℃至800℃的温度下进行。上述对上述第一氮化镓的键合氧化膜和临时基板进行接合的步骤可在200℃至450℃的温度下进行5小时。上述利用上述种子层使第二氮化镓生长来形成块状氮化镓的步骤还可包括去除上述临时基板的步骤。上述临时基板的表面可包括非晶质薄膜。上述非晶质薄膜可以为氧化硅(SiOx，siliconoxide)、氮化硅(SiNx，siliconnitride)及氮氧化硅(SiON，siliconoxynitride)中的至少一种。上述临时基板可以为蓝宝石(sapphire)、砷化镓(GaAs，galliumarsenide)、尖晶石(spinel)、硅(Si，silicon)、磷化铟(InP，indiumphosphide)及碳化硅(SiC，siliconcarbide)中的至少一种。根据本专利技术的实施例，可提供如下的氮化镓基板的制造方法，即，在进行至少一次第一离子注入来松弛第一氮化镓的弯曲之后，通过第二离子注入来解决成为生产收益率的致命性不良因素的氮化镓基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化镓基板的制造方法，其特征在于，包括：/n在第一氮化镓形成键合氧化膜的步骤；/n向形成有上述键合氧化膜的第一氮化镓的表面至少注入一次第一离子来形成损伤层的使第一氮化镓的弯曲松弛的步骤；/n向形成有上述键合氧化膜的第一氮化镓的表面注入第二离子来形成泡罩层的步骤；/n对上述第一氮化镓的键合氧化膜和临时基板进行接合的步骤；/n利用上述泡罩层分离上述第一氮化镓来形成种子层的步骤；以及/n利用上述种子层使第二氮化镓生长来形成块状氮化镓的步骤。/n

【技术特征摘要】
20180529 US 15/991,5051.一种氮化镓基板的制造方法，其特征在于，包括：
在第一氮化镓形成键合氧化膜的步骤；
向形成有上述键合氧化膜的第一氮化镓的表面至少注入一次第一离子来形成损伤层的使第一氮化镓的弯曲松弛的步骤；
向形成有上述键合氧化膜的第一氮化镓的表面注入第二离子来形成泡罩层的步骤；
对上述第一氮化镓的键合氧化膜和临时基板进行接合的步骤；
利用上述泡罩层分离上述第一氮化镓来形成种子层的步骤；以及
利用上述种子层使第二氮化镓生长来形成块状氮化镓的步骤。


2.根据权利要求1所述的氮化镓基板的制造方法，其特征在于，在向形成有上述键合氧化膜的第一氮化镓的表面注入第一离子来形成损伤层的上述使第一氮化镓的弯曲松弛的步骤中，根据所注入的上述第一离子的加速电压来调节上述损伤层的厚度。


3.根据权利要求2所述的氮化镓基板的制造方法，其特征在于，根据上述损伤层的厚度来调节上述第一氮化镓的弯曲程度。


4.根据权利要求1所述的氮化镓基板的制造方法，其特征在于，上述泡罩层形成在距上述第一氮化镓的表面0.1μm至4μm的深度的位置。


5.根据权利要求1所述的氮化镓基板的制造方法，其特征在于，上述泡罩层通过使用氢、氦、氮及氩中的至少一种物质进行离子注入来形成。


6.根据权利要求1所述的氮化镓基板的制造方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴在勤，沈宰亨，沈泰宪，
申请(专利权)人：汉阳大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR