一种外延薄膜晶圆级剥离方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及外延薄膜晶圆级剥离方法及其装置，其包括使用外延方法外延生长未掺杂氮化镓层、重掺杂氮化镓牺牲层和目标层，结合特定方式的电化学剥离方法实现了晶圆级外延薄膜的完整剥离，并且脱离后的外延衬底能够循环使用，有效地降低氮化物的生长成本，实现绿色外延。使用该电化学剥离的方式，将外延薄膜完整剥离并能够转移至目标衬底上，既可实现Si基集成电路、柔性器件等的制备，又可以释放其生长过程中产生的固有内应力，提高器件整体的性能与用途。本发明专利技术的剥离方法操作简单，具有较高的可重复性，制备成本低，在氮化物光电器件的研制方面有着广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种外延薄膜晶圆级剥离方法及其装置
本专利技术涉及薄膜电化学剥离领域，具体涉及一种外延薄膜晶圆级剥离方法及其装置。
技术介绍
三五族氮化物作为第三代半导体材料的代表，具有较为突出的优势：禁带宽度大，耐高温、抗辐射、物理和化学性质稳定等，引起了广泛的研究与关注。比如：AlGaN/AlN/GaN由于存在较大的自发极化，会在异质结内表面形成二维电子气(2DEG)，从而被广泛的应用于制备高电子迁移率晶体管；InGaN/GaN由于其量子阱较高的发光效率，而被广泛的应用于光激发二极管以及激光器的制备。由于三五族氮化物具有优越的化学稳定性，因此无法使用传统的化学腐蚀法进行剥离。电化学剥离方法，利用外延层之间的导电性差异，可以实现氮化物外延薄膜的剥离。然而，对于氮化物外延薄膜的晶圆级完整剥离，仍然存在无法攻克的难关。在异质外延生长过程中，由于衬底与氮化物之间的晶格失配、热失配等问题，在生长过程中会引入大量的缺陷与内应力，严重限制了氮化物光电器件的发展；然而，同质外延生长也面临着制备成本过高、实验周期过长等问题。>
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种外延薄膜晶圆级剥离方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n在衬底上依次外延生长未掺杂GaN层、重掺杂GaN牺牲层以及目标层形成外延片；/n在所述目标层表面的边缘处设置预定区域的遮蔽层；/n在设置有遮蔽层的目标层表面依次设置剥离层和支撑层；/n去除所述遮蔽层暴露预定区域的目标层；/n在预定区域的目标层表面沉积电极层；/n将所述外延片以一定的倾斜角度放置于流动的电解液中，电化学腐蚀重掺杂GaN牺牲层，释放所述目标层和所述衬底；/n去除所述剥离层和支撑层获得晶圆级目标层。/n

【技术特征摘要】
1.一种外延薄膜晶圆级剥离方法，其特征在于，其包括以下步骤：
在衬底上依次外延生长未掺杂GaN层、重掺杂GaN牺牲层以及目标层形成外延片；
在所述目标层表面的边缘处设置预定区域的遮蔽层；
在设置有遮蔽层的目标层表面依次设置剥离层和支撑层；
去除所述遮蔽层暴露预定区域的目标层；
在预定区域的目标层表面沉积电极层；
将所述外延片以一定的倾斜角度放置于流动的电解液中，电化学腐蚀重掺杂GaN牺牲层，释放所述目标层和所述衬底；
去除所述剥离层和支撑层获得晶圆级目标层。


2.一种外延薄膜晶圆级剥离方法，其特征在于，其包括以下步骤：
在衬底上依次外延生长未掺杂GaN层、重掺杂GaN牺牲层以及目标层形成外延片；
在所述目标层表面的边缘处设置预定区域的遮蔽层；
在设置有遮蔽层的目标层表面依次设置剥离层和支撑层；
去除所述遮蔽层暴露预定区域的目标层；
刻蚀所述目标层至所述牺牲层；
在所述牺牲层表面沉积电极层；
将所述外延片以一定的倾斜角度放置于流动的电解液中，电化学腐蚀重掺杂GaN牺牲层，释放所述目标层和所述衬底；
去除所述剥离层和支撑层获得晶圆级目标层。


3.根据权利要求1或2的所述剥离方法，其特征在于，所述重掺杂牺牲层的厚度为0.5～1.5μm，其掺杂浓度为1.0×1019cm-3至1.0×1019cm-3；所述未掺杂GaN层的厚度为300～600nm。


4.根据权利要求3的所述剥离方法，其特征在于，所述电解液是浓度范围为0.1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王幸福，董建奇，姜健，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44