氮化镓高电子迁移率晶体管外延晶圆及其制备方法技术

本申请公开了一种氮化镓高电子迁移率晶体管外延晶圆及其制备方法，该方法包括：在衬底上，依次外延生长一层

【技术实现步骤摘要】
氮化镓高电子迁移率晶体管外延晶圆及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体器件工艺
，具体涉及一种氮化镓高电子迁移率晶体管外延晶圆及其制备方法
。

技术介绍

[0002]氮化镓
(GaN)
高电子迁移率晶体管
(High Electron Mobility Transistors
，
HEMT)
器件一般需要在衬底的
GaN HEMT
外延片上制备，而
GaN HEMT
外延片价格通常比较昂贵，使得
GaN HEMT
外延片的成本在
GaN HEMT
器件产品的整个成本中占有主要部分
。
因此，为了降低
GaN HEMT
器件产品成本，需要从根本上降低
GaN HEMT
外延片的成本
。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种氮化镓高电子迁移率晶体管外延晶圆及其制备方法，以期望降低
GaN HEMT
外延片的成本
。
[0004]第一方面，为本申请的一种氮化镓高电子迁移率晶体管外延晶圆制备方法，包括：
[0005]在衬底上，依次外延生长一层氮化铌
NbNx
牺牲层和一层氮化镓高电子迁移率晶体管
GaN HEMT
外延层，所述
NbNx
牺牲层用于
GaN HEMT
外延剥离；
[0006]以所述
NbNx
牺牲层和所述
GaN HEMT
外延层为一个整体，在所述衬底上进行多次重复外延生长，最终在所述衬底上形成具有多个重复叠层的第一外延结构；
[0007]将所述第一外延结构作为第一
GaN HEMT
外延晶圆；其中，所述第一
GaN HEMT
外延晶圆用于按照从最上层往最下层的顺序依次使用每个所述
GaN HEMT
外延层来制备
GaN HEMT
器件，再使用所述
NbNx
牺牲层来进行外延剥离，直到所有所述
GaN HEMT
外延层使用并剥离完毕，最后回收所述衬底
。
[0008]可见，第一
GaN HEMT
外延晶圆可以达到一次生长且多次使用的效果，使得在相同晶圆尺寸下，相比于常规技术所制备的其他外延晶圆，第一
GaN HEMT
外延晶圆可以做出成几倍数量的
GaN HEMT
器件出来，从而有利于大幅降低
GaN HEMT
器件产品的成本
。
[0009]其次，在衬底上所生长的
GaN HEMT
外延层具有更好质量和特性，更高厚度，更少缺陷，从而有利于提高所制备的
GaN HEMT
器件性能
、
成品率和良率
。
[0010]再次，通过
NbNx
牺牲层使得剥离
GaN HEMT
外延层的损伤降低到最小，减小因剥离
GaN HEMT
外延层而对所制备的
GaN HEMT
器件的损伤
。
[0011]最后，在所有
GaN HEMT
外延层使用并剥离完毕后，回收衬底，以便后续在衬底上外延生长新的外延结构，从而有利于实现衬底的循环重复利用，进一步降低
GaN HEMT
外延片以及
GaN HEMT
器件的成本
。
[0012]第二方面，为本申请的一种氮化镓高电子迁移率晶体管外延晶圆，用于按照从最上层往最下层的顺序依次使用每个氮化镓高电子迁移率晶体管
GaN HEMT
外延层来制备
GaN HEMT
器件，再使用氮化铌
NbNx
牺牲层来进行外延剥离，直到所有所述
GaN HEMT
外延层使用并剥离完毕，最后回收衬底；所述外延晶圆包括：
[0013]在所述衬底上具有多个重复叠层的第一外延结构，所述第一外延结构是以一层所述
NbNx
牺牲层和一层所述
GaN HEMT
外延层为一个整体在所述衬底上进行多次重复外延生长所得到的，所述
NbNx
牺牲层用于
GaN HEMT
外延剥离
。
[0014]第二方面的技术方案所带来的有益效果可以参见第一方面的技术方案所带来的技术效果，此处不再赘述
。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍
。
[0016]图1是本申请提供的一种
GaN HEMT
的外延结构的结构示意图；
[0017]图2是本申请提供的一种
GaN HEMT
外延层的结构示意图；
[0018]图3是本申请提供的又一种
GaN HEMT
的外延结构的结构示意图；
[0019]图4是本申请提供的又一种
GaN HEMT
的外延结构的结构示意图；
[0020]图5是本申请提供的一种在
GaN HEMT
外延晶圆上制备腐蚀剥离槽后的结构示意图；
[0021]图6是本申请提供的一种在采用
XeF2气体腐蚀所露出的
NbNx
牺牲层时外延结构的结构示意图；
[0022]图7是本申请提供的一种在剥离器件结构层和
GaN HEMT
外延层时外延结构的结构示意图；
[0023]图8是本申请提供的一种在将所剥离的器件结构层和
GaN HEMT
外延层转移至其他衬底时其他衬底的结构示意图；
[0024]图9是本申请提供的一种
GaN HEMT
外延晶圆制备方法的流程示意图；
[0025]图
10
是本申请提供的一种
GaN HEMT
外延晶圆的结构示意图；
[0026]图
11
是本申请提供的又一种
GaN HEMT
外延晶圆的结构示意图
。
具体实施方式
[0027]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围
。
[0028]本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氮化镓高电子迁移率晶体管外延晶圆制备方法，其特征在于，包括：在衬底上，依次外延生长一层氮化铌
NbNx
牺牲层和一层氮化镓高电子迁移率晶体管
GaN HEMT
外延层，所述
NbNx
牺牲层用于
GaN HEMT
外延剥离；以所述
NbNx
牺牲层和所述
GaN HEMT
外延层为一个整体，在所述衬底上进行多次重复外延生长，最终在所述衬底上形成具有多个重复叠层的第一外延结构；将所述第一外延结构作为第一
GaN HEMT
外延晶圆；其中，所述第一
GaN HEMT
外延晶圆用于按照从最上层往最下层的顺序依次使用每个所述
GaN HEMT
外延层来制备
GaN HEMT
器件，再使用所述
NbNx
牺牲层来进行外延剥离，直到所有所述
GaN HEMT
外延层使用并剥离完毕，最后回收所述衬底
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述
GaN HEMT
外延层包括以下至少一项：成核层
、
缓冲层
、
高阻层
、
沟道层
、
势垒层
、
帽层；所述成核层
、
所述缓冲层
、
所述高阻层
、
所述沟道层
、
所述势垒层
、
所述帽层由下而上依次沉积
。3.
根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述重复外延生长的次数为1至9次
。4.
根据权利要求1‑3任一项所述的方法，其特征在于，在所述得到第一
GaN HEMT
外延晶圆之后，还包括：使用所述第一
GaN HEMT
外延晶圆中的当前
GaN HEMT
外延层制备当前
GaN HEMT
器件；在完成所述当前
GaN HEMT
器件的正面工艺之后，在所述当前
GaN HEMT
外延层上形成当前器件结构层，所述当前
GaN HEMT
器件是由所述当前
GaN HEMT
外延层和所述当前器件结构层所组成的；采用刻蚀工艺刻蚀所述当前器件结构层和所述当前
GaN HEMT
外延层以露出当前
NbNx
牺牲层，所述当前
NbNx
牺牲层在所述第一
GaN HEMT
外延晶圆中处于所述当前
GaN HEMT
外延层的下一层；采用腐蚀工艺去除所述当前
NbNx
牺牲层，使得所述当前器件结构层和所述当前
GaN HEMT
外延层从所述第一
GaN HEMT
外延晶圆上剥离
。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当前
GaN HEMT
器件的制备过程中的刻蚀深度不超...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海滨，樊永辉，许明伟，樊晓兵，
申请(专利权)人：深圳市汇芯通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：