[发明专利]一种利用化学腐蚀的方法剥离生长衬底的方法

说明书

本发明提供一种剥离生长衬底的方法。本发明利用衬底和外延层之间的半导体介质图形层非常容易被湿法腐蚀的特点，首先腐蚀掉所述半导体介质图形层之后在衬底和外延层之间形成空洞结构，然后使能够腐蚀外延缓冲层的化学试剂进入所述的空洞结构腐蚀掉外延层缓冲层，实现生长衬底的完整剥离。本发明提供的剥离生长衬底的方法可以用来制作自支撑的III‑V族氮化物衬底，也可以将比较薄的III‑V族氮化物外延层器件结构从生长衬底转移到其他支撑衬底上。

技术领域

本发明涉及半导体照明领域，特别是涉及一种利用化学腐蚀的方法剥离生长衬底的方法。

背景技术

半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等优点，其应用领域正在迅速扩大。半导体照明的核心是发光二极管(LED)，就结构而言，LED为由III-V族化合物如砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、磷砷化镓(GaAsP)、氮化镓(GaN)等半导体形成的PN结。为了增加LED的发光效率，一般会在PN结的N型层和 P型层之间增加一个量子阱的有源区。因此，LED的大都利用外延的手段按照N型层、有源区、P型层的顺序依次生长在衬底之上。由于没有廉价的GaN同质衬底，GaN基LED通常生长在Si、SiC及蓝宝石(主要成分为Al₂O₃)衬底之上，其中蓝宝石衬底是使用最广泛的生长衬底。

在蓝宝石衬底上生长GaN晶体材料及外延结构之后，通常需要将衬底剥离。目前主要是利用激光剥离衬底，激光剥离是将高能激光聚焦到衬底和外延层的界面处，通过激光逐点扫描瞬间融化外延缓冲层，从而使衬底和外延层剥离。然而，激光剥离存在诸多缺陷，例如会造成外延层损伤，而且，也很难实现非常均匀的剥离。这最终导致激光剥离制作完成的器件存在漏电、良率低等缺陷。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用化学腐蚀的方法剥离生长衬底的方法，用于解决现有生长衬底剥离工艺中的各种缺点。本发明主要有两个方面的应用：一方面可以用来制备自支撑的 III-V氮化物衬底，具体过程是在异质衬底(也就是所谓的生长衬底)上生长比较厚的III-V氮化物外延层，然后利用本发明的方法剥离掉所述生长衬底，所述的III-V氮化物外延层的厚度超过能够支撑本身的厚度，形成自支撑的III-V氮化物衬底；本发明另外一个方面的应用是可以用来将比较薄的器件的外延层结构从生长衬底转移到其他的所谓的支撑衬底。因此，从如下两个方面来说明本发明的内容。

本发明一方面提供一种利用化学腐蚀的方法剥离生长衬底的方法，通过所述剥离生长衬底的方法制备自支撑的III-V氮化物衬底，至少包括：

1)提供一生长衬底；

2)于所述生长衬底上沉积III-V族氮化物外延缓冲层；

3)于所述外延缓冲层上沉积半导体介质层；

4)图案化所述半导体介质层，也就是：去除部分半导体介质层，使去除的部分和保留的部分间隔排列，形成周期性或非周期性图案，同时去除介质层的部分处要暴露出所述外延缓冲层的表面，去除掉介质层并暴露出所述外延缓冲层的部分被称为生长窗口；

5)于所述介质层图案暴露出外延缓冲层的表面上进行外延过渡层沉积，所述外延过渡层的厚度大于半导体介质的高度，所述外延过渡层完全覆盖半导体介质层，所述外延过渡层具有平整的上表面；

6)于所述外延过渡层上沉积一定厚度的III-V族氮化物；

7)使用只能腐蚀半导体介质材料的化学试剂腐蚀掉步骤4)中形成的处于生长衬底和外延过渡层之间的半导体介质图形层，以在生长衬底和外延过渡层之间形成空洞结构；