本发明涉及半导体领域,尤其涉及一种半导体器件及其制作方法。
背景技术:
1、半导体器件普遍存在于当今社会,且半导体制造商一直在寻求改进它们的产品的性能。其中,垂直结构的半导体器件,即将半导体外延层通过剥离工艺转移至第二衬底之上,避免了原衬底(如gaas衬底、蓝宝石衬底等)所存在的吸光、不导电、散热差、机械性能差等一些列问题。通常该第二衬底采用si、ge、gap、sic等掺杂半导体型导电衬底,或者mo、gu、cuw等金属材料衬底,尤其是导电衬底的高导电能力,高导热系数的特性,使得垂直结构led芯片的性能更加优越。但在导电衬底垂直结构半导体器件制备工艺主要面临着如下问题:
2、首先,采用金属键合方式将薄膜导电衬底与半导体外延层键合,由于金属材料与半导体材料的热膨胀系数差异较大,剥离生长衬底之后会由于这种热适配导致较大的晶圆翘曲,严重影响了后续半导体器件的光刻、刻蚀、镀膜等工艺,目前主要通过临时键合一临时硬性衬底或者将导电衬底加厚以增加导电衬底的机械强度来缓解这一问题。
3、其次,最终需要把导电衬底的晶圆阵列切割出单颗的子半导体单元,通常采用刀片机械切割或者紫外激光切割工艺,导电衬底的延展型很好,刀片切割会连接处金属毛边,边缘拉丝等问题,激光切割采用激光焦点处高热量气化或者熔化金属切割导电衬底,存在导电衬底受热变形、氧化及碎屑飞溅等风险,这些都会影响到半导体器件的可靠性能。
4、然后,如果采用导电型硅衬底,由于减薄硅衬底后机械性能很差破片率很高,对工艺要求非常高。
5、有鉴于此,本发明人专门设计了一种半导体器件及其制作方法,本案由此产生。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种半导体器件及其制作方法,以解决垂直结构半导体器件在转移、键合过程中的晶圆翘曲以及在切割过程中会产生金属颗粒污染的问题。
2、为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
3、一种半导体器件的制作方法,包括:
4、s01、提供一生长衬底;
5、s02、生长外延叠层,所述外延叠层至少包括沿所述生长衬底表面依次堆叠的第一型半导体层、有源层和第二型半导体层;
6、s03、将所述外延叠层蚀刻至部分所述第一型半导体层,形成通过沟槽相互隔离的台面;
7、s04、制作第二电极层,其设置于所述台面并与所述第二型半导体层形成接触;
8、s05、制作第一绝缘层,所述第一绝缘层通过从所述沟槽延伸至所述台面的方式,覆盖所述外延叠层并裸露所述第二电极层的至少部分表面;
9、s06、制作金属层,所述金属层嵌入所述沟槽并覆盖各所述台面;
10、s07、提供一导电衬底,其被分离形成于所述台面的表面;
11、s08、提供一临时载板,其通过键合材料键合形成于所述台面的上方;
12、s09、去除所述生长衬底,以裸露所述第一型半导体层;
13、s10、对所述沟槽下方的第一型半导体层进行刻蚀至裸露所述第一绝缘层,以形成若干个独立的子半导体单元;
14、s11、制作第二绝缘层,所述第二绝缘层设置于所述第一型半导体层的裸露面,且具有裸露各所述子半导体单元所对应的第一型半导体层的至少部分表面的通孔;
15、s12、在各所述通孔内沉积形成第一电极;
16、s13、提供一过渡膜,将所述第一电极粘附至所述过渡膜后,移除所述临时载板和临时键合材料以裸露所述导电衬底,并将所述导电衬底的表面黏附于导电膜上后移除所述过渡膜;通过所述导电膜和所述第一电极对各所述子半导体单元进行点测后,借助蓝膜扩张断裂和/或去除切割道位置所对应的各材料层,使各所述子半导体单元相互分离,以完成所述子半导体单元的分选工作。
17、优选地,所述金属层包括键合金属层或电镀种子层;所述导电衬底与所述金属层经键合或电镀形成接触。
18、优选地,步骤s07包括:通过光刻和刻蚀工艺在所述沟槽上方形成切割道预设位置,以使所述导电衬底被分离成与所述台面一一对应的独立承载基板。
19、优选地,所述步骤s07具体包括:
20、s07-1、提供一导电衬底,利用双面套刻的方式,,在导电衬底的表面形成光刻图形,所述光刻图形与所述台面一一对应,以裸露所述切割道的预设位置;
21、s07-2、沿所述切割道的预设位置进行腐蚀或刻蚀,以形成所述切割道,使所述导电衬底被分离成与所述台面一一对应的独立承载基板。
22、优选地,所述步骤s13具体包括:
23、s13-1、提供一过渡膜,将所述第一电极粘附至所述过渡膜;
24、s13-2、将所述过渡膜黏附于感应层表面;
25、s13-3、移除所述临时载板和临时键合材料,以裸露所述导电衬底;
26、s13-4、将所述导电衬底的表面黏附于导电膜上,并通过对应的感应源使所述感应层和过渡膜脱附,以使所述第一电极朝上,继而对各所述子半导体单元进行点测;
27、s13-5、将所述半导体器件从所述导电膜转移至蓝膜,并对所述蓝膜进行加温扩张,以通过增大位于所述蓝膜表面的各所述子半导体单元的间距的方式,使所述切割道位置所对应的各材料层断裂后进行撕膜处理,进而使各所述子半导体单元相互分离。
28、优选地,所述感应层包括热感应材料、紫外光感应材料、激光感应材料、辐射感应材料、等离子体感应材料、微波感应材料中的任意一种。
29、对应地,所述感应源包括热源或紫外光源或激光源或辐射源或等离子体源或微波源。
30、作为本发明的另一种技术方案,经步骤s06后,通过光刻的方法,在所述沟槽内形成围坝。
31、则,步骤s07所述的导电衬底的高度不高于所述围坝的高度,使所述导电衬底通过所述围坝被分离成与所述台面一一对应的独立承载基板后,接着通过清洗的方法移除所述围坝。
32、优选地,所述步骤s13具体包括:
33、s13-1、提供一过渡膜,将所述第一电极粘附至所述过渡膜;
34、s13-2、将所述过渡膜黏附于感应层表面;
35、s13-3、移除所述临时载板和临时键合材料,以裸露所述导电衬底;
36、s13-4、将所述导电衬底的表面黏附于导电膜上,并通过对应的感应源使所述感应层和过渡膜脱附,以使所述第一电极朝上,继而对各所述子半导体单元进行点测;
37、s13-5、将所述半导体器件从所述导电膜转移至蓝膜,并对所述蓝膜进行加温扩张,以通过增大位于所述蓝膜表面的各所述子半导体单元的间距的方式,使所述切割道位置所对应的各材料层断裂后进行撕膜并去除所述围坝,进而使各所述子半导体单元相互分离。
38、优选地,步骤s09还包括:通过刻蚀工艺,使所述第一型半导体层的裸露面形成粗化表面。
39、优选地,所述半导体器件包括led芯片或激光器件或太阳能电池器件。
40、优选地,所述外延叠层包括inp基或gaas基或gan基半导体材料功能层。
41、优选地,所述第二电极层包括金属反射层。
42、本发明还提供了一种半导体器件,其通过上述任一项所述的制作方法而制作形成。
43、经由上述的技术方案可知,基于本发明提供的半导体器件及其制作方法,其可通过腐蚀或刻蚀的方法实现所述导电衬底的分割,或者采用图形化电镀的方法直接沉积相互分割所述导电衬底,以实现所述导电衬底在晶圆端的预先分割。基于此,在后续制备出子半导体单元阵列后,无需再进行切割和劈裂,进而避免了后续导电衬底切割过程中机台昂贵、切割效率低下、晶圆翘曲、切边拉丝、金属颗粒污染等一系列问题。