[发明专利]III族氮化物衬底及其制备方法

说明书

本发明提供了一种III族氮化物衬底，所述衬底的III族元素面与氮面之间的阴极荧光谱的发光强度之差低于III族元素面发光强度的50％。本发明还提供了一种III族氮化物衬底的制备方法，包括如下步骤：提供一III族氮化物衬底；沿平行于所述衬底的III族元素面的方向切割所述衬底，以获得一被切割面为氮面的III族氮化物衬底；取所述被切割面为氮面的III族氮化物衬底，采用湿法腐蚀的方法去除切割形成的表面损伤层。

技术领域

本发明涉及半导体材料领域，尤其涉及一种III族氮化物衬底及其制备方法。

背景技术

GaN等III族氮化物材料的外延生长优选采用同质的自支撑衬底。但是自支撑衬底价格昂贵，限制了这种衬底得到广泛应用。由于自支撑衬底通常是采用HVPE等快速生长手段获得的，对于2英寸的GaN衬底而言，厚度通常在350微米左右甚至更厚。如果能够将350微米的GaN衬底进行切割，得到厚度更薄的多片GaN衬底，从而降低每一片衬底的成本。一般而言，切割过程以及其他加工过程中，通常会引入表面损伤层，将会导致额外的表面应力。上述表面应力对于厚GaN材料的后续外延及器件制备，不会产生显著的影响，这主要是因为厚GaN衬底材料的机械强度较高。对于厚度较薄的GaN衬底而言，其机械强度较弱，上述表面损伤层将会导致表面应力，GaN衬底在后续使用过程中容易导致裂纹产生，大幅影响制造良率。

因此，针对厚度较薄的GaN衬底材料，如何去除表面损伤层，进而去除表面应力，是现有技术亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种去除了表面损伤层的衬底，以及用于去除表面损伤层的方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种III族氮化物衬底，所述衬底的III族元素面与氮面之间的阴极荧光谱的发光强度之差低于III族元素面发光强度的50％。

一般而言，III族氮化物衬底的III族元素面或者氮面是进一步外延的基础，表面通过研磨抛光工艺，去除了所有的损伤层。另外一面由于不需要进行后续的外延伸生长，一般做到光学级抛光或者研磨即可，存在一定的损伤层。与此同时，损伤层中存在大量晶体缺陷，将会导致表面应力的产生。与此同时，在阴极荧光谱测试中，上述表面损伤层中的缺陷产生的深能级对电子、空穴会有较强的捕获能力，从而导致了发光强度的大幅降低。通过对上述表面缺陷的去除，使得III族元素面与氮面之间的阴极荧光谱的发光强度之差低于III族元素面发光强度的50％，达到去除表面应力的目的，降低GaN衬底在后续使用过程中的开裂概率。

上述应力层的去除，对于薄层III族氮化物衬底材料尤为关键。当III族氮化物衬底的直径不大于2英寸，厚度范围处于30微米-150微米之间；当III族氮化物衬底的直径不大于4英寸，厚度范围处于30微米-250微米之间时；当III族氮化物衬底的直径不大于6英寸，厚度范围处于30微米-350微米之间时；必须将表面损伤层去除，使得III族元素面与氮面之间的阴极荧光谱的发光强度之差低于III族元素面发光强度的50％，达到去除表面应力的目的，降低GaN衬底在后续使用过程中的开裂概率。

本发明还提供了一种III族氮化物衬底的制备方法，包括如下步骤：提供一III族氮化物衬底；沿平行于所述衬底的III族元素面的方向切割所述衬底，以获得一被切割面为氮面的III族氮化物衬底；取所述被切割面为氮面的III族氮化物衬底，采用湿法腐蚀的方法去除切割形成的表面损伤层。

本发明采用湿法腐蚀的方法简单快速的将研磨损伤层除去，虽然并没有明显降低表面粗糙度的数值，但是由于表面的损伤层已经完全去除，因此不会在宏观上在表面引起额外的应力。该方法客服了一定要降低表面粗糙度来降低应力的技术偏见，通过湿法腐蚀迅速的降低了应力，获得了意想不到的技术效果。

附图说明

附图1所示是本发明一具体实施方式所述方法的实施步骤示意图。