单晶氮化镓基板及其制造方法
【专利摘要】本发明公开一种单晶氮化镓基板及其制造方法。根据本发明的单晶氮化镓基板的特征在于包括：基板；缓冲层，包含形成于所述基板上的氮化物半导体；多个防裂孔，贯通所述缓冲层而延伸至所述基板；单晶氮化物半导体，形成于所述缓冲层上。因此，根据本发明的实施例，外延生长异质基板具备以均一的形状和均一的大小以及布置间距形成的防裂孔，从而可以缩小与单晶层的接触面积，因此能够防止裂开和防止弯曲，所以具有能够实现单晶氮化镓基板的大面积化（大口径化）的效果。
【专利说明】单晶氮化镓基板及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及单晶氮化镓基板及其制造方法，尤其涉及为了防裂以及易于分离异质基板而形成有孔的单晶氮化镓基板及其制造方法。
【背景技术】
[0002]LED被使用为利用了将在电子和空穴结合的过程中产生的能量转换为光能的原理的发光半导体或者具有高响应速度的器件等。这种LED通过外延 > 芯片制造工序 > 封装>丰旲块化的顺序而形成，其中，外延(Epitaxial)工序可以说是制造LED的最基本的工序。
[0003]外延工序为在诸如蓝宝石(sapphire)、SiC、硅(Si)等的基板上生长具有LED结构(p-n结结构)的薄膜的步骤，其是控制结构的缺陷、界面、掺杂等薄膜品质的、从本质上左右LED性能的重要的步骤。
[0004]此时，作为形成在所述基板上的薄膜状的半导体物质，大多使用氮化镓(GaN)等。氮化镓其能带隙为3.4ev，属于直接迁移型，是在发光器件的制造中非常有用的半导体物质，大多使用于当前的紫外线、蓝色、绿色、白色发光二极管、激光二极管、紫外光检测器、高速电子器件等中。
[0005]通常，在分离异质基板的工序中使用激光剥离技术(LL0，Laser Lift-off )，然而当多孔性图案的均匀度较低时有可能发生如下问题:即，应力会集中于局部，从而在实施分离工序的过程中，所集中的应力将被瞬间释放的同时，在异质基板和氮化镓层上产生裂缝。因此，实际情况为难以实现优质的单晶氮化物系基板。
【发明内容】
[0006]本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于利用外延生长异质基板而提供单晶氮化镓基板，上述外延生长异质基板具有可防止因应力而产生的裂缝的结构。
[0007]本发明的另一目的在于提供一种通过减少因应力而产生的裂缝并使异质基板的分离变得容易，从而能够提高收率的利用了外延生长异质基板的单晶氮化物基板的制造方法。
[0008]根据本发明的一个方式的单晶氮化镓基板，其特征在于包括:基板；缓冲层，包含形成于所述基板上的氮化物半导体；多个防裂孔，贯通所述缓冲层而延伸至所述基板；单晶氮化物半导体，形成于所述缓冲层上。
[0009]并且，特征在于，所述缓冲层具备:第一层，形成于所述基板上，并包含AlN半导体；第二层，形成于所述第一层上，并包含AlxGahN半导体；第三层，形成于所述第二层上，并包含GaN半导体。
[0010]而且，特征在于，所述防裂孔包括:孔区域，贯通所述缓冲层；底切区域，从所述孔区域延伸且蚀刻所述基板的一部分而形成，其中，所述底切区域的直径形成为大于孔区域的直径。
[0011]在此，特征在于，AlxGahN中的x值逐渐减小地形成所述第二层。[0012]而且，特征在于，所述第二层由AlxGahN中的Al成分互不相同的多个层形成且连续生长，而且由X值逐渐减小的层形成。
[0013]并且，特征在于，所述多个防裂孔的直径以及相邻的间距分别均一地形成。
[0014]而且，特征在于，所述多个防裂孔的直径和相邻的防裂孔的间距形成为相同。
[0015]并且，所述多个防裂孔形成为圆形、六边形、八边形以及组合了这些形状的形状中的某一个。
[0016]根据本发明的一个方式的单晶氮化镓基板制造方法，其特征在于包括:在基板上形成由多个层构成的缓冲层的步骤；形成贯通所述缓冲层而延伸至所述基板的多个防裂孔的第一步骤；在所述缓冲层上生长单晶层的第二步骤；以及通过蚀刻而去除所述基板的第
三步骤。
[0017]而且，特征在于，所述缓冲层由在所述基板上由AlN材料形成的第一层、在所述第一层上由AlxGahN材料形成的第二层、在所述第二层上由GaN材料形成的第三层所形成，所述缓冲层在金属有机物气相外延反应室中在真空500torr以下的条件下形成。
[0018]在此，特征在于，AlxGa1J中的x值逐渐减小地形成所述第二层。
[0019]在此，特征在于，所述第二层由AlxGahN中的Al成分互不相同的多个层形成。
[0020]并且，特征在于，形成所述多个防裂孔的步骤包括如下步骤:在所述缓冲层上形成光致抗蚀剂掩膜；基于所述光致抗蚀剂掩膜的图案进行蚀刻，以形成贯通缓冲层的孔区域；从所述孔区域延伸而蚀刻所述基板的一部分而形成底切区域，并且以大于孔区域的直径形成所述底切区域。
[0021]另外，特征在于，所述孔区域通过干式蚀刻而形成，所述底切区域通过干式蚀刻或湿式蚀刻而形成。
[0022]而且，特征在于，所述防裂孔的直径形成为5 μ m至20 μ m，与相邻的孔之间的间距形成为5 μ m至20 μ m。
[0023]而且，特征在于，所述单晶层为η型或P型GaN。
[0024]根据本发明的实施例，外延生长异质基板具备以均一的形状和均一的大小以及布置间距形成的防裂孔，从而可以缩小与单晶层的接触面积，因此能够防止裂开和防止弯曲，所以具有能够实现单晶氮化镓基板的大面积化(大口径化)的效果。
[0025]根据本发明的另一实施例，利用外延生长异质基板的单晶氮化镓基板制造方法，通过蚀刻方法分离基板，从而可减少由于因瞬间释放应力而产生的基板和单晶层的开裂而发生破损的现象，具有可提闻收率的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为用于说明根据本发明一实施例的外延生长异质基板的立体图。
[0027]图2及图2B根据本发明的外延生长异质基板的剖面图。
[0028]图3A及图3B为示出根据本发明的实施例的外延生长异质基板的用于防裂以及使异质基板的分离变得容易的孔的平面图。
[0029]图4A至图4E为示出利用根据本发明一实施例的外延生长异质基板的单晶基板的制造方法的图。
[0030]符号说明:[0031]
【权利要求】
1.一种单晶氮化镓基板，其特征在于，包括: 基板； 缓冲层，包含形成于所述基板上的氮化物半导体； 多个防裂孔，贯通所述缓冲层而延伸至所述基板； 单晶氮化物半导体，形成于所述缓冲层上。
2.根据权利要求1所述的单晶氮化镓基板，其特征在于，所述缓冲层具备: 第一层，形成于所述基板上，并包含AlN半导体； 第二层，形成于所述第一层上，并包含AlxGa^xN半导体； 第三层，形成于所述第二层上，并包含GaN半导体。
3.根据权利要求1所述的单晶氮化镓基板，其特征在于，所述防裂孔包括: 孔区域，贯通所述缓冲层； 底切区域，从所述孔区域延伸且蚀刻所述基板的一部分， 其中，所述底切区域的直径形成为大于孔区域的直径。
4.根据权利要求2所述的单晶氮化镓基板，其特征在于，AlxGahN中的x值逐渐减小地形成所述第二层。
5.根据权利要求2所述 的单晶氮化镓基板，其特征在于，所述第二层由AlxGa1J中的Al成分互不相同的多个层形成且连续生长，而且由X值逐渐减小的层形成。
6.根据权利要求1所述的单晶氮化镓基板，其特征在于，所述多个防裂孔的直径以及相邻的间距分别均一地形成。
7.根据权利要求1所述的单晶氮化镓基板，其特征在于，所述多个防裂孔的直径和相邻的防裂孔的间距形成为相同。
8.根据权利要求1所述的单晶氮化镓基板，其特征在于，所述多个防裂孔形成为圆形、六边形、八边形以及组合了这些形状的形状中的某一个。
9.一种单晶氮化镓基板的制造方法，其特征在于，包括: 在基板上形成由多个层构成的缓冲层的步骤； 形成贯通所述缓冲层而延伸至所述基板的多个防裂孔的第一步骤； 在所述缓冲层上生长单晶层的第二步骤；以及 通过蚀刻而去除所述基板的第三步骤。
10.根据权利要求9所述的单晶氮化镓基板的制造方法，其特征在于，在第一步骤中， 所述缓冲层由在所述基板上由AlN材料形成的第一层、在所述第一层上由AlxGahN材料形成的第二层、在所述第二层上由GaN材料形成的第三层所形成， 所述缓冲层在金属有机物气相外延反应室中在真空500torr以下的条件下形成。
11.根据权利要求10所述的单晶氮化镓基板的制造方法，其特征在于，AlxGahN中的x值逐渐减小地形成所述第二层。
12.根据权利要求10所述的单晶氮化镓基板的制造方法，其特征在于，所述第二层由AlxGahN中的Al成分互不相同的多个层形成。
13.根据权利要求9所述的单晶氮化镓基板的制造方法，其特征在于，形成所述多个防裂孔的步骤包括如下步骤: 在所述缓冲层上形成光致抗蚀剂掩膜；基于所述光致抗蚀剂掩膜的图案进行蚀刻，以形成贯通缓冲层的孔区域； 从所述孔区域延伸而蚀刻所述基板的一部分而形成底切区域， 其中，以大于孔区域的直径形成所述底切区域。
14.根据权利要求13所述的单晶氮化镓基板的制造方法，其特征在于，所述孔区域通过干式蚀刻而形成， 所述底切区域通过干式蚀刻或湿式蚀刻而形成。
15.根据权利要求9所述的单晶氮化镓基板的制造方法，其特征在于，所述防裂孔的直径形成为5 μ m至20 μ m，与相邻的孔之间的间距形成为5 μ m至20 μ m。
16.根据权利要求9所述的单晶氮化镓基板的制造方法，其特征在于，所述单晶层为η型或P型GaN。·
【文档编号】H01L21/683GK103855264SQ201310646740
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2012年12月4日
【发明者】朴起延, 金华睦, 徐大雄, 孙暎丸 申请人:首尔伟傲世有限公司