一种基于外延层转移实现N面GaN的方法
【专利摘要】本发明是一种基于外延层转移实现N面GaN的方法，包括：1）用稀释的盐酸清洗Si基GaN、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、半导体圆片正面朝上放在热板上烘烤，热板温度100-110摄氏度；4）Si基GaN、半导体圆片在室温下冷却后，将Si基GaN、半导体圆片正面相对在温度为180-250摄氏度的条件下键合。优点：利用粘附剂键合的方法将Si基GaN外延层转移得到N面GaN，其工艺简单，打破了原有外延生长难度大以及质量差的限制。
【专利说明】—种基于外延层转移实现N面GaN的方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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6&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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]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飞分钟，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。
[0006]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 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。
[0007]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。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是半导体圆片样品不意图。
[0009]图2是Si基GaN样品不意图。
[0010]图3是半导体圆片正面旋涂粘附剂示意图。
[0011]图4是Si基GaN正面旋涂粘附剂示意图。
[0012]图5是半导体圆片正面朝下和Si基GaN键合示意图。
[0013]图6是将Si基GaN的Si衬底去除示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图进一步描述本发明的技术解决方案。
[0015]I)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。
[0016]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。
[0017]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
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[0018]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飞分钟。
[0019]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。
[0020]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
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]④将涂好粘附剂的Si基GaN圆片和Si圆片的正面朝上放热板上，热板温度为100-110摄氏度，烘片时间2分钟。
[0025]⑤将Si基GaN圆片和Si圆片从热板上取出，室温下自然冷却后正面相对叠在一起，使Si基GaN圆片和Si圆片尽量完全重叠，边缘整齐。用夹具固定好放入键合机进行键合，键合温度为180-250摄氏度，键合时间为1-2小时。
[0026]⑥键合好后在Si圆片的支撑下对Si基GaN的Si衬底完成背面减薄，磨到50-100um左右，再用把剩余Si衬底刻蚀掉，得到了 N面GaN。
[0027]经过以上步骤，就实现了对Si基GaN外延层的转移，得到了 N面GaN。[0028]本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种基于外延层转移实现N面GaN的方法，其特征是该方法包括以下步骤: 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飞分钟，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。
2.根据权利要求1所述的一种基于外延层转移实现N面GaN的方法，其特征是所述的采用半导体圆片作为承接载体，将Si基GaN圆片通过粘附剂键合到半导体圆片上；利用干法刻蚀去除Si衬底材料；最后得到N面GaN。
【文档编号】H01L21/02GK103943459SQ201410132530
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2014年4月3日
【发明者】吴立枢, 赵岩, 程伟, 刘昊, 石归雄 申请人:中国电子科技集团公司第五十五研究所