晶片保持器和方法技术

一种用于在用电解液进行电化学多孔化期间保持半导体晶片的晶片保持器包括：壳体，其用于容纳半导体晶片；壳体中的孔口，半导体晶片的上表面通过该孔口可暴露于电解液；密封件，其围绕孔口延伸，用于防止电解液进入壳体中；以及电触头，其用于与半导体晶片进行电连接。一种半导体晶片的电化学多孔化的方法包括以下步骤：将半导体晶片放置在晶片保持器中；将壳体浸入电解液中，使得半导体晶片的表面通过孔口暴露于电解液；以及在半导体晶片与电解液之间施加电势差。液之间施加电势差。液之间施加电势差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】晶片保持器和方法


[0001]本专利技术涉及用于在用电解液进行电化学多孔化期间保持半导体晶片的晶片保持器,以及涉及半导体晶片的电化学多孔化的方法。

技术介绍

[0002]电化学多孔化或“蚀刻”是一种用于生产多孔III族氮化物半导体结构的已知技术。在该技术中，将III族氮化物半导体样品部分地浸入电解液(或“蚀刻剂”)液体中并用作电化学电池中的阳极。在样品与电解液之间施加电势差，从而使得电解液选择性地使半导体样品的具有高载流子浓度的部分多孔化。通常使用分层的半导体样品，使得具有不同载流子浓度的层被多孔化到不同程度。
[0003]公开了通过电化学蚀刻方法生成纳米多孔GaN的可能性的一个现有技术文献是WO2011/094391A1，其中，通过使n型掺杂GaN与电解液接触并施加蚀刻电势来蚀刻n型掺杂GaN以生成孔隙。WO2011/094391A1(段落[0031])描述了两种类型的GaN结构的蚀刻。在第一种类型中，使n型掺杂GaN的暴露层的表面与电解液接触并被蚀刻，从而生成多孔层。蚀刻垂直于层表面进行，在WO2011/094391A1中被称为竖向蚀刻。在第二种类型的结构中，在n型掺杂GaN层上形成无掺杂GaN的顶层。n型掺杂GaN因此形成次表面层。然后，层被干法蚀刻或解理以形成沟槽，这些沟槽暴露层的边缘或侧壁，并且这些边缘可暴露于电解液。然后，从n型层的暴露边缘开始，选择性地进行蚀刻穿过n型层，从而使掺杂的次表面层而不是上覆的无掺杂层多孔化。在WO2011/094391A1中，这被称为水平蚀刻或横向蚀刻。
[0004]n型GaN的电化学蚀刻已在遵循WO2011/094391A1的以下教导的多种学术论文中进一步描述：蚀刻可“竖向地”进行，直接进入到暴露的n型GaN表面中，或“水平地”进行，进入到夹在两个无掺杂GaN层之间的n型GaN层中和/或电绝缘基层的边缘中。
[0005]最近，WO2019/063957A1公开了通过蚀刻穿过具有低载流子密度的表面层而进行的次表面III族氮化物结构的电化学多孔化。与其它现有技术文献的“水平”蚀刻方法不同，WO2019/063957A1的方法允许次表面结构被多孔化，而不需要次表面结构与蚀刻电解液直接接触。在该方法中，次表面结构通过电化学蚀刻来多孔化，而表面层未被多孔化。
[0006]在现有技术中，很少注意到如何最好地将电势差施加到半导体样品。由于现有技术通常被限制于使相对较小实验尺度的样品多孔化，因此，仍需要开发一种用于施加电流以使全尺度半导体晶片多孔化的解决方案。
[0007]用于与待多孔化的半导体样品形成电连接的一种典型现有技术方法是在将样品部分浸入液体电解液中之前将电触头(通常为铟丝)焊接到样品的边缘，同时将电触头保持在电解液的表面之上。被测试的样品通常是平的且非常薄的多层结构，因此与样品的侧面或边缘形成电连接意味着与打算被多孔化的每个n型GaN层形成直接连接。这在现有技术中被认为是期望的。
[0008]然而，本专利技术人发现，以这种方式进行的多孔化在大样品上不是特别均匀。特别是在液体电解液的表面和样品边缘周围识别到不均匀的多孔化。
[0009]与沟槽被蚀刻到样品中以允许电解液水平进入样品的n掺杂层的WO2011/094391A1技术中不同，WO2019/063957A1的技术已被证明使得能够在不将沟槽预先图案化的情况下使大尺度晶片多孔化。
[0010]然而，如果通过接触晶片边缘并将晶片的其余部分“浸渍”到电解液中来执行WO2019/063957A1的技术，则晶片边缘周围和液体表面处的多孔化并不如期望的那样均匀。虽然跨晶片的大部分实现了高质量的均匀多孔化，但是可能由于在晶片边缘处发生“竖向”蚀刻机制和“水平”蚀刻机制两者，晶片可能在围绕暴露的晶片边缘的窄区域中多孔化到不同的程度。

技术实现思路

[0011]本申请涉及用于在用电解液进行电化学处理期间保持半导体晶片的晶片保持器、晶片保持器的使用以及涉及半导体晶片的电化学处理的方法。
[0012]本专利技术在独立权利要求中限定，现在将参考该独立权利要求。本专利技术的优选或有利特征在所附从属权利要求中限定。
[0013]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于在用电解液进行电化学多孔化期间保持半导体晶片的晶片保持器。所述晶片保持器包括：
[0014]壳体，其用于容纳半导体晶片；
[0015]壳体中的孔口，半导体晶片的上表面通过该孔口可暴露于电解液；
[0016]密封件，其围绕孔口延伸，用于防止电解液进入壳体中；以及
[0017]电触头，其用于与半导体晶片进行电连接。
[0018]半导体晶片的暴露表面可以被称为半导体晶片的“上”表面。半导体晶片通常是平且薄的，使得它们可以被认为具有上表面、通常包括用于外延生长的衬底的下表面和围绕晶片周边的薄“竖向”边缘。半导体晶片可以包括多层半导体材料，并且“上表面”可以是半导体材料的表面层的表面。正是该表面旨在暴露于电解质液体，以便通过如WO2019/063957A1所述的“穿过表面”蚀刻来进行次表面层或结构的电化学多孔化。
[0019]通过提供用于容纳半导体晶片的壳体，晶片保持器有利地实现跨大尺度半导体晶片的均匀多孔化。提供用于晶片的壳体以及孔口，使得电解液仅可以接触晶片的暴露的上表面，允许半导体晶片仅经由WO2019/063957A1的穿过表面蚀刻机制来被多孔化。
[0020]晶片保持器提供了一种安装标准尺寸半导体晶片以进行多孔化的方便且可重复的方式。孔口意味着各个晶片表面的相同区域暴露于电解液，并且防止从晶片边缘进行的“水平”蚀刻在晶片边缘周围产生不均匀的孔隙。
[0021]在使用中，壳体可浸没或浸泡在电解质液体中，使得电解质液体接触半导体晶片的通过壳体中的孔口暴露的区域。因此，晶片的暴露区域通过WO2019/063957A1的穿过表面蚀刻机制被多孔化。
[0022]壳体可以包括围绕孔口延伸的密封件，其用于围绕半导体晶片密封壳体并防止电解液进入壳体。该密封件优选地被配置为抵靠晶片的上表面密封。这意味着电解液不能接触密封件以外的晶片表面区域，因此密封件外部的晶片部分没有被多孔化。然而，密封件内部的晶片部分暴露于电解液，并且通过穿过表面多孔化而被均匀地多孔化。
[0023]为了确保晶片的良好压缩，为了允许电触头与晶片之间的充分接触，以及为了将
电解质液体保持在壳体之外，围绕晶片密封壳体是期望的。
[0024]在晶片保持器的优选实施例中，弹性O形环用于形成密封件。
[0025]电触头优选地被配置为接触半导体晶片的上表面和/或半导体晶片的外边缘。提供与晶片的上表面或边缘接触的电触头可以有利地确保晶片保持器可与晶片一起使用，而与在其上生长晶片的衬底的类型无关。例如，III族氮化物半导体晶片可以形成在非导电衬底(例如蓝宝石、硅或SiC)上，或者替代性地形成在导电的块状GaN衬底上。与晶片的上表面或侧面形成电连接使得保持器适于与这些可能性中的任一者一起使用。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在用电解液进行电化学多孔化期间保持半导体晶片的晶片保持器，所述晶片保持器包括：壳体，其用于容纳所述半导体晶片；所述壳体中的孔口，所述半导体晶片的上表面通过所述孔口可暴露于所述电解液；密封件，其围绕所述孔口延伸，用于防止电解液进入所述壳体中；以及电触头，其用于与所述半导体晶片进行电连接。2.根据权利要求1所述的晶片保持器，其中，所述电触头被配置为接触所述半导体晶片的所述上表面和/或所述半导体晶片的外边缘。3.根据权利要求2所述的晶片保持器，其中，所述电触头被配置为在所述密封件与所述半导体晶片的表面的边缘之间与所述上表面进行电连接。4.根据权利要求1、2或3所述的晶片保持器，其中，所述壳体被配置为使得所述半导体晶片的所述边缘不可暴露于所述电解液。5.根据任一前述权利要求所述的晶片保持器，其中，所述孔口被配置为小于要被容纳在所述壳体中的所述半导体晶片的所述表面，使得所述半导体晶片的所述表面的仅一部分可暴露于所述电解液。6.根据任一前述权利要求所述的晶片保持器，其中，所述电触头被配置为与所述半导体晶片的未暴露于所述电解液的部分进行电连接。7.根据任一前述权利要求所述的晶片保持器，其中，所述电触头设置在所述壳体的密封部分中，使得所述电触头不可暴露于所述电解液。8.根据任一前述权利要求所述的晶片保持器，其中，所述电触头被配置为偏置抵靠所述半导体晶片。9.根据任一前述权利要求所述的晶片保持器，其中，所述壳体包括多个电触头，所述多个电触头被布置为在围绕所述半导体晶片的周边的多个位置处接触所述半导体晶片。10.根据权利要求9所述的晶片保持器，其中，所述壳体包括围绕所述壳体布置的两个、或三个、或四个、或五个、或六个、或八个或更多个电触头，所述电触头用于在围绕所述半导体晶片的周边的多个位置处接触所述半导体晶片。11.根据权利要求9或10所述的晶片保持器，其中，所述多个电触头围绕所述壳体均匀地隔开，以在多个等距位置处接触所述半导体晶片。12.根据任一前述权利要求所述的晶片保持器，其中，所述壳体被配置为容纳半径为R的圆形半导体晶片，并且其中，所述孔口是半径为r的圆形孔口，其中，r＜R。13.根据任一前述权利要求所述的晶片保持器，其中，壳体可打开，以便插入和去除半导体晶片。14.根据任一前述权利要求所述的晶片保持器，其中，所述壳体包括用于接触所述半导体晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱彤彤，刘颖俊，
申请(专利权)人：波拉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：