可剥离氮化物结构及其制备方法和剥离方法技术

本发明专利技术公开一种可剥离氮化物结构及其制备方法和剥离方法，其中，可剥离氮化物结构包括依次设置的衬底、缓冲层、牺牲层、腐蚀层和目标氮化物结构；其中，牺牲层具有贯穿式裂纹。由于在缓冲层和目标氮化物结构中引入了具有贯穿式裂纹的牺牲层，贯穿式裂纹可以为溶液提供流动通道，使得，可以通过电化学腐蚀的方式对腐蚀层进行快速腐蚀，以实现目标氮化物结构与衬底和缓冲层的剥离。衬底和缓冲层的剥离。衬底和缓冲层的剥离。

【技术实现步骤摘要】
可剥离氮化物结构及其制备方法和剥离方法


[0001]本专利技术涉及可剥离半导体芯片结构，具体涉及一种可剥离氮化物结构及其制备方法和剥离方法。

技术介绍

[0002]氮化物半导体材料在发光、探测、电力电子和微波射频领域具有非常重要的应用价值。为了满足高功率、高探测率和高频高压器件的需求，我们通常需要剥离导热性和光透过率较低的衬底和缓冲层材料。
[0003]但是，传统激光剥离技术受限于激光器波长等因素的影响，在很多场景下无法实现稳定、可重复、大面积、无损剥离。
[0004]因此，亟需发展一种新型剥离方法克服上述问题。

技术实现思路

[0005]为了解决目前通过激光剥离技术无法稳定、可重复、大面积、无损剥离氮化物结构等问题中的至少一个，根据本专利技术的一个方面，提供了一种可剥离氮化物结构。
[0006]该可剥离氮化物结构包括依次设置的衬底、缓冲层、牺牲层、腐蚀层和目标氮化物结构；其中，牺牲层具有贯穿式裂纹。
[0007]由于在缓冲层和目标氮化物结构中引入了具有贯穿式裂纹的牺牲层，贯穿式裂纹可以为溶液提供流动通道，使得，可以通过电化学腐蚀的方式对腐蚀层进行快速腐蚀，以实现目标氮化物结构与衬底和缓冲层的剥离。
[0008]在一些实施方式中，腐蚀层为重掺杂腐蚀层。由此，可以提高腐蚀层的导电性，当通过电化学腐蚀的方式对腐蚀层进行腐蚀时，可以进一步加快腐蚀层的腐蚀速度，以实现目标氮化物结构与衬底和缓冲层的无损剥离。
[0009]在一些实施方式中，缓冲层包含Al
x
Ga
y
In1‑
x
‑
y
N层，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤1
‑
x
‑
y≤1；和/或牺牲层包含Al
m
Ga
n
In1‑
m
‑
n
N层，其中，0≤m≤1，0≤n≤1，0≤1
‑
m
‑
n≤1；和/或腐蚀层包含Al
a
Ga
b
In1‑
a
‑
b
N层，其中，0≤a≤1，0≤b≤1，0≤1
‑
a
‑
b≤1。由此，在保证生在在腐蚀层上的目标氮化物结构的品质的同时，能够通过调整缓冲层和牺牲层两者的组分使两者存在晶格失配，进而使牺牲层因受到晶格失配应力的作用而出现贯穿式裂纹。
[0010]在一些实施方式中，缓冲层中的顶层为Al
x
Ga
y
In1‑
x
‑
y
N层，牺牲层的底层为Al
m
Ga
n
In1‑
m
‑
n
N层(即牺牲层的底层生长在缓冲层中的顶层的上表面上)，且缓冲层中的顶层和牺牲层的底层满足[x
·
L
AlN
+y
·
L
GaN
+(1
‑
x
‑
y)
·
L
InN
]>[m
·
L
AlN
+n
·
L
GaN
+(1
‑
m
‑
n)
·
L
InN
]，其中L
AlN
、L
GaN
、L
InN
分别为AlN、GaN、InN的面内晶格常数。由此，当牺牲层生张在缓冲层的上表面上时，由于两者组分差异带来的晶格失配导致牺牲层受到张应力而出现贯穿式裂纹。
[0011]在一些实施方式中，腐蚀层中的Al
a
Ga
b
In1‑
a
‑
b
N层和牺牲层中的Al
m
Ga
n
In1‑
m
‑
n
N层满足[a
·
L
AlN
+b
·
L
GaN
+(1
‑
a
‑
b)
·
L
InN
]>[m
·
L
AlN
+n
·
L
GaN
+(1
‑
m
‑
n)
·
L
InN
]，其中L
AlN
、L
GaN
、L
InN
分别为AlN、GaN、InN的面内晶格常数。由此，可以避免腐蚀层因受到张应力而出现裂纹，从而
避免腐蚀层中出现裂纹，进而保证生长在无裂纹的腐蚀层的上表面上的目标氮化物结构的品质。
[0012]在一些实施方式中，根据腐蚀层的材料选取能够实现其中掺杂的材料。示例性的，当腐蚀层中包含Al
a
Ga
b
In1‑
a
‑
b
N层时，可以选择的腐蚀层掺杂的元素为Si或Ge；和/或当牺牲层包含Al
m
Ga
n
In1‑
m
‑
n
N层时，牺牲层也包含掺杂元素Si或Ge。由此，可以在牺牲层中进一步引入张应力，从而可以进一步增加牺牲层中贯穿式裂纹的数量。
[0013]在一些实施方式中，腐蚀层的Si或Ge掺杂浓度不小于5
×
10
18
cm
‑3。
[0014]在一些实施方式中，腐蚀层的上表面不具有裂纹。由此，可以保证沉积在腐蚀层上的目标氮化物结构的品质。
[0015]在一些实施方式中，可剥离氮化物结构还包括钝化层，钝化层设置在腐蚀层和目标氮化物结构之间，和/或设置在目标氮化物结构的上表面和侧面上。由此，可以钝化层避免在通过电化学腐蚀的方式腐蚀腐蚀层时，对目标氮化物结构造成损伤。
[0016]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种可剥离氮化物结构的制备方法，该可剥离氮化物结构的制备方法通过在衬底上依次沉积缓冲层、牺牲层、腐蚀层和目标氮化物结构；并控制牺牲层承受张应力，以使牺牲层的表面出现贯穿式裂纹，从而制备得到前述的可剥离氮化物结构。
[0017]在一些实施方式中，在牺牲层生长温度下，牺牲层的下表面的面内晶格常数小于缓冲层的上表面的面内晶格常数，且两者的晶格失配度不小于5
‰
。由此，可以通过两者之间的晶格失配，在牺牲层中引入张应力，进而使牺牲层因存在张应力的作用而出现贯穿式裂纹。
[0018]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种可剥离氮化物结构的剥离方法，该可剥离氮化物结构的剥离方法通过电化学腐蚀方式对前述的可剥离氮化物结构或前述的制备方法制备得到的可剥离氮化物结构进行腐蚀，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.可剥离氮化物结构，其特征在于，包括依次设置的衬底、缓冲层、牺牲层、腐蚀层和目标氮化物结构；其中，所述牺牲层具有贯穿式裂纹。2.根据权利要求1所述的可剥离氮化物结构，其特征在于，所述腐蚀层为重掺杂腐蚀层。3.根据权利要求2所述的可剥离氮化物结构，其特征在于，所述缓冲层包含Al
x
Ga
y
In1‑
x
‑
y
N层，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤1
‑
x
‑
y≤1；和/或所述牺牲层包含Al
m
Ga
n
In1‑
m
‑
n
N层，其中，0≤m≤1，0≤n≤1，0≤1
‑
m
‑
n≤1；和/或所述腐蚀层包含Al
a
Ga
b
In1‑
a
‑
b
N层，其中，0≤a≤1，0≤b≤1，0≤1
‑
a
‑
b≤1。4.根据权利要求3所述的可剥离氮化物结构，其特征在于，所述缓冲层中的顶层为Al
x
Ga
y
In1‑
x
‑
y
N层，所述牺牲层的底层为Al
m
Ga
n
In1‑
m
‑
n
N层，且所述缓冲层中的顶层和牺牲层的底层满足[x
·
L
AlN
+y
·
L
GaN
+(1
‑
x
‑
y)
·
L
InN
]>[m
·
L
AlN
+n
·
L
GaN
+(1
‑
m
‑
n)
·
L
InN
]，其中L
AlN
、L
GaN
、L
InN
分别为AlN、GaN、InN的面内晶格常数。5.根据权利要求3所述的可剥离氮化物结构，其特征在于，所述腐蚀层中的Al
a
Ga
b
In1‑

【专利技术属性】
技术研发人员：何晨光，张康，吴华龙，赵维，陈志涛，贺龙飞，刘云洲，廖乾光，
申请(专利权)人：广东省科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：