氮化物半导体结构的制造方法技术

本发明专利技术提供一种氮化物半导体结构的制造方法，其包括于蓝宝石基板上形成彼此分离的多个岛状结构、于这些岛状结构上形成GaN层、将硅基板接合至GaN层背离蓝宝石基板的表面上、移除蓝宝石基板以及移除这些岛状结构和GaN层的第一子层。GaN层的第一子层具有多个空隙，且这些空隙位于这些岛状结构之间。些空隙位于这些岛状结构之间。些空隙位于这些岛状结构之间。

【技术实现步骤摘要】
氮化物半导体结构的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种半导体结构的制造方法，尤其涉及一种氮化物半导体结构的制造方法。

技术介绍

[0002]氮化镓半导体因具有较宽的能隙而适于用在高功率或高频电子元件的制作。由于硅基板具有高导热性、高导电性、容易切割及低成本的优势，在硅基板上制作氮化镓半导体元件已成为相关厂商的开发重点。然而，氮化物半导体结构与硅基板的晶格常数与热膨胀系数都有差异。因此，在硅基板上所形成的氮化物半导体结构容易产生大量的错位缺陷(dislocation)，导致氮化物半导体结构容易破裂。此外，硅基板和氮化物半导体结构容易在制程降温的过程中产生翘曲而影响后续芯片的制程良率。

技术实现思路

[0003]本专利技术是针对一种氮化物半导体结构的制造方法，可在硅基板上形成缺陷密度较低的氮化物半导体结构。
[0004]根据本专利技术的实施例，氮化物半导体结构的制造方法包括：于蓝宝石基板上形成彼此分离的多个岛状结构、于这些岛状结构上形成GaN层、将硅基板接合至GaN层背离蓝宝石基板的一侧、移除蓝宝石基板以及移除这些岛状结构和GaN层的第一子层。GaN层的第一子层具有多个空隙，且这些空隙位于这些岛状结构之间。
[0005]在根据本专利技术的实施例的氮化物半导体结构的制造方法中，在形成多个岛状结构前，于蓝宝石基板的表面上形成SiNx层。SiNx层具有多个开口。这些岛状结构对应这些开口设置，且多个空隙不重叠于SiNx层的这些开口。
[0006]在根据本专利技术的实施例中，氮化物半导体结构的制造方法还包括移除SiNx层。
[0007]在根据本专利技术的实施例的氮化物半导体结构的制造方法中，多个空隙和SiNx层沿着蓝宝石基板的表面的法线方向的高度小于0.5微米。
[0008]在根据本专利技术的实施例的氮化物半导体结构的制造方法中，硅基板与GaN层的接合制程步骤包括：于GaN层上形成第一接合层、于硅基板上形成第二接合层以及进行热处理使第一接合层与第二接合层相熔接。
[0009]在根据本专利技术的实施例的氮化物半导体结构的制造方法中，第一接合层和第二接合层的材质包括二氧化硅。
[0010]在根据本专利技术的实施例的氮化物半导体结构的制造方法中，在多个岛状结构和GaN层的第一子层的移除步骤完成后，GaN层的缺陷密度小于1
×
108cm
‑2。
[0011]在根据本专利技术的实施例的氮化物半导体结构的制造方法中，蓝宝石基板与GaN层的晶格常数差异小于硅基板与GaN层的晶格常数差异。
[0012]在根据本专利技术的实施例的氮化物半导体结构的制造方法中，GaN层还具有第二子层。第一子层设置在第二子层与蓝宝石基板之间，且位于多个岛状结构之间。第一子层的缺
陷密度大于第二子层的缺陷密度。
[0013]在根据本专利技术的实施例的氮化物半导体结构的制造方法中，多个岛状结构与GaN层的材料相同。
[0014]基于上述，本专利技术的一实施例的氮化物半导体结构的制造方法，在形成GaN层前，会先在蓝宝石基板上制作彼此分离的多个岛状结构。这些岛状结构能让后续成长的GaN层的错位缺陷(dislocation)转向集中在这些岛状结构之间的多个空隙上。据此，可有效降低GaN层的缺陷密度。此外，在硅基板接合至GaN层远离这些岛状结构的一侧表面后，移除这些岛状结构和GaN层的第一子层，便可在硅基板上形成高质量的GaN层，有助于提升硅基板上的氮化物半导体结构的操作电性和可靠度。
附图说明
[0015]图1是本专利技术的一实施例的氮化物半导体结构的剖视示意图；
[0016]图2A至图2F是图1的氮化物半导体结构的制造方法的流程剖视示意图。
[0017]附图标记说明
[0018]10：氮化物半导体基板；
[0019]100：蓝宝石基板；
[0020]100s：表面；
[0021]120：SiNx层；
[0022]120a：开口；
[0023]140：岛状结构；
[0024]160：GaN层；
[0025]161：第一子层；
[0026]162：第二子层；
[0027]181：第一接合层；
[0028]182：第二接合层；
[0029]200：硅基板；
[0030]G：空隙；
[0031]H：高度；
[0032]NSS：氮化物半导体结构。
具体实施方式
[0033]现将详细地参考本专利技术的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
[0034]图1是本专利技术的一实施例的氮化物半导体结构的剖视示意图。图2A至图2F是图1的氮化物半导体结构的制造方法的流程剖视示意图。请参照图1，氮化物半导体基板10包括硅基板200以及设置在硅基板200上的氮化物半导体结构NSS。在本实施例中，氮化物半导体结构NSS是经由第一接合层181和第二接合层182的连接关系而接合至硅基板200上。硅基板200例如是晶格方向为(1 1 1)或(1 0 0)的硅晶圆或其他合适的硅基晶圆。
[0035]特别注意的是，氮化物半导体结构NSS例如包括错位缺陷(dislocation)密度小于
1
×
108cm
‑2的GaN层。更具体地说，有别于一般使用硅基板的氮化物半导体结构，本公开揭示的氮化物半导体基板10的硅基板200上可设有质量较佳的氮化物半导体，有助于提升由硅基板200上的氮化物半导体结构NSS制作而成的高功率或高频电子元件的操作电性和可靠度。
[0036]以下将针对氮化物半导体基板10的制造方法进行示例性地说明。
[0037]请参照图2A及图2B，提供蓝宝石基板100，并且在蓝宝石基板100上形成彼此分离的多个岛状结构140。举例来说，在形成这些岛状结构140前，可先在蓝宝石基板100的表面100s上形成SiNx层120，其中SiNx层120具有多个开口120a，且这些岛状结构140对应这些开口120a设置。在本实施例中，岛状结构140的材质例如是氮化镓(GaN)。特别注意的是，GaN无法在SiNx层120上成长，仅能在蓝宝石基板100被SiNx层120的这些开口120a露出的表面上成长。在成长的过程中，经由调整制程温度和反应气体的气压来形成前述的岛状结构140。然而，本专利技术不限于此。在其他实施例中，岛状结构140也可以其他的方式(例如微影蚀刻制程)来制作而无需在蓝宝石基板100上先形成本实施例的SiNx层120。
[0038]请参照图2C，在多个岛状结构140上形成GaN层160。岛状结构140和GaN层160的材料可选地相同。在本实施例中，GaN层160包括第一子层161和第二子层162，其中第一子层161设置在第二子层162与蓝宝石基板100之间，且位于这些岛状结构140之间。特别注意的是，GaN层160的第一子层161具有多个空隙G。这些空隙G位在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化物半导体结构的制造方法，其特征在于，包括：在蓝宝石基板上形成彼此分离的多个岛状结构；在所述多个岛状结构上形成GaN层，所述GaN层的第一子层具有多个空隙，且所述多个空隙位于所述多个岛状结构之间；将硅基板接合至所述GaN层背离所述蓝宝石基板的一侧；移除所述蓝宝石基板；以及移除所述多个岛状结构以及所述GaN层的所述第一子层。2.根据权利要求1所述的氮化物半导体结构的制造方法，其特征在于，在形成所述多个岛状结构前，于所述蓝宝石基板的表面上形成SiNx层，所述SiNx层具有多个开口，其中所述多个岛状结构对应所述多个开口设置，且所述多个空隙不重叠于所述SiNx层的所述多个开口。3.根据权利要求2所述的氮化物半导体结构的制造方法，其特征在于，还包括：移除所述SiNx层。4.根据权利要求2所述的氮化物半导体结构的制造方法，其特征在于，所述多个空隙和所述SiNx层沿着所述蓝宝石基板的所述表面的法线方向的高度小于0.5微米。5.根据权利要求1所述的氮化物半导体结构的制造方法，其特征在于，所述硅基板与所述GaN层的接合制程步骤包括：在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦佑麒，黄永立，朱俊宜，周圣伟，
申请(专利权)人：瀚宇彩晶股份有限公司，
类型：发明
国别省市：