[发明专利]一种基于外延层转移实现N面GaN的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种基于外延层转移实现N面GaN的方法，属于半导体工艺技术领域。

背景技术

由于GaN基半导体材料具有禁带宽度大、直接带隙、电子漂移速度快和耐高温高压等优点，在制作大功率、高频的电子器件以及光电器件方面具有优势。目前由于生长工艺和极性控制等方面存在一定的难度，所有器件都是在Ga面GaN上生长和制备的。这些器件存在很多问题，例如，Ga面GaN的自发极化导致的斯塔克效应会降低LED器件的内量子效率；在Ga面GaN HEMT制备过程中，为了满足高频应用，减小了AlGaN势垒层的厚度，这将会增大沟道的电阻，不利于器件性能的提升。N面GaN的独特性质有利于解决Ga面GaN器件在应用过程中遇到的问题，但是N面GaN 的生长条件与Ga面GaN有所不同，生长难度远大于Ga面GaN，目前获得的N面GaN的质量与Ga面GaN相比较差。

目前研究人员还没有很好的解决外延生长N面GaN质量差以及生长难度大的问题，这也限制了N面GaN器件的发展。

发明内容

本发明提出的是一种基于外延层转移实现N面GaN的方法，其目的旨在解决N面GaN外延生长质量差以及生长难度大的问题。

本发明的技术解决方案，一种基于外延层转移实现N面GaN的方法，包括以下步骤：

1）用稀释的盐酸清洗Si基GaN圆片和半导体圆片表面，再用去离子水进行冲洗，然后放入甩干机进行甩干；

2）在Si基GaN圆片和半导体圆片的正面分别旋涂粘附剂作为键合材料，转速1000rpm-5000rpm，时间为30-60秒；

3）将Si基GaN圆片和半导体圆片正面朝上放在热板上烘烤2~5分钟，热板温度100-110摄氏度；

4）待Si基GaN圆片和半导体圆片在室温下自然冷却后，将Si基GaN圆片和半导体圆片正面相对在温度为180-250摄氏度的条件下键合；

5）将Si基GaN圆片的Si衬底刻蚀去除，得到N面GaN。

本发明有以下优点：①打破了外延生长N面GaN的限制，通过简单的外延层转移工艺得到N面GaN；②粘附剂键合材料均匀性好，使得外延层不易起皱或者断裂；③外延层可以转移到任意半导体圆片，不受外延材料生长制约。

本发明最大的特点在于利用粘附剂键合的方法将Si基GaN外延层转移得到N面GaN，与传统外延生长N面GaN相比，其工艺简单，打破了原有外延生长难度大的限制。

附图说明

图1是半导体圆片样品示意图。

图2是Si基GaN样品示意图。

图3是半导体圆片正面旋涂粘附剂示意图。

图4是Si基GaN正面旋涂粘附剂示意图。

图5是半导体圆片正面朝下和Si基GaN键合示意图。

图6是将Si基GaN的Si衬底去除示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明的技术解决方案。

1）准备样品：将Si基GaN圆片和半导体圆片用稀释的盐酸（HCl）和去离子水清洗干净，并烘干，如图1，如图2所示。

2）在半导体圆片上涂敷粘附剂：在半导体圆片的正面滴适量的粘附剂，根据不同厚度需要用1000-5000转/秒的速率进行旋涂，旋涂时间不少于30秒钟，如图3所示。

3）在Si基GaN圆片上涂敷粘附剂：在Si基GaN圆片的正面滴适量的粘附剂，根据不同厚度需要用1000-5000转/秒的速率进行旋涂，旋涂时间不少于30秒钟，如图4所示。

4）预热：将涂好粘附剂的Si基GaN圆片和半导体圆片的正面朝上放在热板上进行预烘烤，热板温度在100-110摄氏度左右，时间2~5分钟。

5）键合：将Si基GaN圆片和半导体圆片的正面相对叠在一起，利用键合机进行圆片键合，键合温度为180-250摄氏度，键合时间1-2小时，如图5所示。

6）背面工艺：键合完成后Si基GaN圆片的衬底经过磨片，磨到50-100um左右，再用把剩余Si衬底刻蚀掉，如图6所示。

实施例

①将Si基GaN圆片和Si圆片浸泡在稀释的盐酸（HCl）中漂洗30-60秒钟，再用去离子水清洗，用氮气吹干，最后放在烘箱中彻底烘干水分，保证表面清洁干燥。

②在Si圆片正面上旋涂粘附剂，转速为3000转/秒，加速度为5000转/秒，旋涂时间为60秒。

③在Si基GaN圆片正面旋涂粘附剂，转速为3000转/秒，加速度为5000转/秒，旋涂时间为60秒。