[发明专利]半导体结构、自支撑氮化镓层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种半导体结构、自支撑氮化镓层及其制备方法；包括如下步骤：提供衬底；于衬底上形成氮化物缓冲层；于氮化物缓冲层的表面形成镍层；对镍层进行氮化处理，于氮化处理后的镍层内形成有孔洞。本发明通过在氮化物缓冲层的表面形成镍层，镍层中的部分镍会渗入到位于其下方的氮化物缓冲层内，形成暗色疏松层，导致镍层、氮化物缓冲层与镍层接触的部分及氮化镓层与镍层接触的部分的密实度降低，相互之间的连接性降低，便于在后续半导体结构上形成的氮化镓层的自剥离；通过对镍层进行氮化处理，可以将镍层转变成具有暴露出氮化物缓冲层的孔洞的材料层，更有利于在后续半导体结构上形成的氮化镓层的自剥离。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种半导体结构、自支撑氮化镓层及其制备方法。

背景技术

第三代半导体材料由于能量禁带一般大于3.0电子伏，又被称为宽禁带半导体；相比于传统的硅基和砷化镓基半导体材料，宽禁带半导体(例如碳化硅、氮化镓、氮化铝及氮化铟等)由于具有特有的禁带范围、优良的光、电学性质和优异的材料性能，能够满足大功率、高温高频和高速半导体器件的工作要求，在汽车及航空工业、医疗、通讯、军事、普通照明及特殊条件下工作的半导体器件等方面既有十分广泛的应用前景。

氮化镓作为典型的第三代半导体材料，具有直接带隙宽、热导率高等优异性能而受到广泛关注。氮化镓相较于第一代和第二代半导体材料除了具有更宽的禁带(在室温下其禁带宽度为3.4eV)，可以发射波长较短的蓝光，其还具有高击穿电压、高电子迁移率、化学性质稳定、耐高温及耐腐蚀等特点。因此，氮化镓非常适合用于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件以及蓝、绿光和紫外光电子器件。目前，氮化镓半导体材料的研究和应用已成为全球半导体研究的前沿和热点。

然而，目前氮化镓的单晶生长困难、价格昂贵，大规模和的同质外延的生长目前仍没有可能。目前，氮化镓的生长大多仍采用异质外延，所选用的异质衬底有硅衬底、碳化硅衬底和蓝宝石衬底；在异质衬底上生长氮化镓会带来晶格失配和热失配导致器件中存在残余应力影响其性能。为了进一步提高器件性能，需要将氮化镓从异质衬底上剥离以得到自支撑氮化镓层。

目前所采用的剥离工艺主要有激光剥离、自剥离、机械剥离及化学腐蚀剥离等；然而，现有的激光剥离工艺、机械剥离工艺及化学腐蚀工艺均需在氮化镓生长过程完成之后执行额外的剥离工艺，增加了工艺步骤及工艺复杂程度，从而增加了成本，同时，激光剥离工艺、机械剥离工艺及化学腐蚀剥离工艺对异质衬底均有苛刻的要求，普适性较差；现有的自剥离工艺虽然可以实现异质衬底与氮化镓的自剥离，但剥离过程中会对氮化镓的质量造成影响，成品率较低。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中的上述问题提供一种半导体结构、自支撑氮化镓层及其制备方法。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种半导体结构的制备方法，包括如下步骤：

提供衬底；

于所述衬底上形成氮化物缓冲层；

于所述氮化物缓冲层的表面形成镍层；

对所述镍层进行氮化处理，于氮化处理后的所述镍层内形成有孔洞，所述孔洞暴露出所述氮化物缓冲层。