專利名稱：用于制造氮化鎵晶片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造氮化鎵晶片的方法。
背景技術(shù)：
作為具有將電能轉(zhuǎn)換成光能特征的p-n結(jié)ニ極管的發(fā)光裝置(LED)可通過混合周期表中的III族和IV族元素而形成。通過調(diào)節(jié)化合物半導(dǎo)體的組成比率可對(duì)LED實(shí)現(xiàn)多種顏色。氮化物半導(dǎo)體由于高熱穩(wěn)定性和寬能帶隙已在開發(fā)光學(xué)裝置和高功率密度的電子裝置中獲得了極大地關(guān)注。尤其是使用氮化物半導(dǎo)體的藍(lán)、綠和紫外光(UV)發(fā)光裝置等已被商品化，且廣泛使用。 根據(jù)典型技術(shù)，為了生長高質(zhì)量的氮化物半導(dǎo)體，采用了使用圖案化的非原位方法或使用氯化氫(HCl)氣體的原位方法。首先，通過圖案化的非原位方法包括外延橫向過生長(ELO)方法和懸空外延(PE)
方法等。例如在ELO方法中，在生長氮化鎵(GaN)薄膜后，從反應(yīng)器中取出在其上生長該GaN薄膜的晶片，然后放入沉積設(shè)備以在GaN薄膜上形成ニ氧化硅(SiO2)薄膜。之后，從沉積設(shè)備中取出其上沉積有SiO2薄膜的晶片，然后使用光刻技術(shù)形成SiO2掩膜圖案，且通過將該晶片放回反應(yīng)器中形成GaN薄膜。此外，PE方法還被稱為無掩膜的ELO方法，且在PE方法中，在生長GaN后通過對(duì)襯底的干法蝕刻以在襯底上形成圖案。如果在該形成圖案的襯底上重新生長GaN，則GaN將不會(huì)生長在暴露的襯底上，而在GaN上的GaN生長將是主要的，從而可獲得高質(zhì)量的GaN薄膜。但是在ELO的情況下，穿透位錯(cuò)(TD)擴(kuò)展至沒有掩膜圖案的頂部，這還導(dǎo)致質(zhì)量下降。此外，根據(jù)代表性技術(shù)的ELO和PE制造方法具有要經(jīng)歷上述的復(fù)雜エ藝且處理時(shí)間還較長的缺點(diǎn)。同時(shí)，在使用HCl氣體以改善GaN晶片的結(jié)晶度的蝕刻方法中，通過蝕刻位錯(cuò)區(qū)域來形成具有倒金字塔形狀的蝕刻坑，然后在原位進(jìn)行在其上重新生長氮化物層的方法。但是，HCl對(duì)特定平面例如{0001}面具有較小的蝕刻效果，且因?yàn)槲g刻主要在位錯(cuò)分布的區(qū)域進(jìn)行，因此HCl具有難以控制蝕刻形狀和蝕刻密度的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施方式提供了可容易地控制蝕刻形狀和蝕刻密度等的用于制造氮化鎵(GaN)晶片的方法。實(shí)施方式還提供了可改善結(jié)晶度的用于制造GaN晶片的方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，用于制造GaN晶片的方法包括在襯底上形成蝕刻阻擋層；在所述蝕刻阻擋層上形成第一 GaN層；使用硅烷氣體蝕刻所述第一 GaN層的一部分；在所述蝕刻的第一 GaN層上形成第二 GaN層；以及在所述第二 GaN層上形成第三GaN層。在另ー實(shí)施方式中，用于制造GaN晶片的方法包括在襯底上形成蝕刻阻擋層；在所述蝕刻阻擋層上形成第一 GaN層；使用硅烷氣體蝕刻所述第一 GaN層的一部分以形成具有預(yù)定角度的凹部；以及在所述蝕刻的第一 GaN層上形成第二 GaN層。在又ー實(shí)施方式中，用于制造GaN晶片的方法，所述方法包括在襯底上形成第一GaN層；使用硅烷氣體蝕刻所述第一 GaN層的一部分；在所述蝕刻的第一 GaN層上形成第二GaN層以包括空隙(void);以及在所述第二 GaN層上形成第三GaN層。在又ー實(shí)施方式中，用于制造GaN晶片的方法包括在襯底上形成第一 GaN層；使用硅烷氣體蝕刻所述第一 GaN層的一部分；以及在所述蝕刻的第一 GaN層上形成第二 GaN層以包括金字塔形狀的輪廓(profile)。

下面的附圖和說明中將對(duì)ー個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的細(xì)節(jié)進(jìn)行陳述。其它特點(diǎn)從說明和附圖、以及權(quán)利要求書中將是顯而易見的。通過根據(jù)實(shí)施方式的用于制造GaN晶片的方法，使用硅烷可進(jìn)行原位蝕刻，同時(shí)通過調(diào)節(jié)蝕刻時(shí)間和混合氣體(例如氫氣(H2)、硅烷等)的流速可容易地控制蝕刻形狀和蝕刻密度等。此外，根據(jù)實(shí)施方式，通過使用硅烷的蝕刻形成損傷層，且在損傷層上形成GaN層以包括空隙，從而能夠改善結(jié)晶度。此外，根據(jù)實(shí)施方式，通過使用硅烷氣體的GaN層的垂直蝕刻方法，具有均勻性和高密度的空隙可容易地形成于GaN層中，且所述空隙在發(fā)光裝置中實(shí)現(xiàn)時(shí)可提供亮度增強(qiáng)的效果。此外，根據(jù)實(shí)施方式，由于可在GaN層的整個(gè)區(qū)域中均勻地形成空隙，因此利用空隙可容易地進(jìn)行自分裂，從而可容易地制造厚膜GaN晶片。此外，根據(jù)實(shí)施方式，使用硅烷在表面上形成金字塔形狀，且通過再生長可改善結(jié)晶度。


圖1-3為用于氮化鎵(GaN)晶片的制造方法的エ藝截面圖和根據(jù)第一實(shí)施方式的示例性照片；圖4-6為GaN晶片的制造方法的エ藝截面圖和根據(jù)第二實(shí)施方式的示例性照片。
具體實(shí)施例方式在實(shí)施方式的描述中，應(yīng)理解當(dāng)稱層(或膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)位于襯底、每層(或膜)、區(qū)域、襯墊或圖案的“上/上面”或“下”時(shí)，可直接位于襯底、每層(或膜)、區(qū)域、襯墊、或圖案之上或之下，或還可存在中間層。進(jìn)ー步地，關(guān)于在每層的“上”和“下”的關(guān)系應(yīng)以附圖為基礎(chǔ)。附圖中，為了描述方便和清楚而放大、省略或示意性示出了每層的厚度或尺寸。此夕卜，每個(gè)元件的尺寸并不完全反映實(shí)際尺寸。(實(shí)施方式)圖1-3為用于氮化鎵(GaN)晶片的制造方法的エ藝截面圖和根據(jù)第一實(shí)施方式的示例性照片。根據(jù)第一實(shí)施方式的用于制造GaN晶片的方法可包括在襯底110上形成蝕刻阻擋層130 ;在蝕刻阻擋層130上形成第一 GaN層140 ;使用硅烷氣體蝕刻第一 GaN層140的一部分；在蝕刻的第一 GaN層140上形成第二 GaN層150以包括空隙V ;以及在第二 GaN層150上形成第三GaN層160。第一實(shí)施方式可提供能夠容易地控制蝕刻形狀和蝕刻密度等的用于制造氮化鎵(GaN)晶片的方法，還提供了可改善結(jié)晶度的用于制造GaN晶片的方法。為了這一目的，通過根據(jù)第一實(shí)施方式的用于制造GaN晶片的方法，使用硅烷可進(jìn)行原位蝕刻，同時(shí)通過調(diào)節(jié)蝕刻時(shí)間和混合氣體(例如氫氣(H2)、硅烷等)的流速可容易地控制蝕刻形狀和蝕刻密度等。此外，通過使用硅烷的蝕刻形成損傷層，且在損傷層上形成GaN層以包括空隙，從而能夠改善結(jié)晶度。
之后，將參考圖1-3描述根據(jù)第一實(shí)施方式的用于制造GaN晶片的方法。首先，可在襯底110上形成蝕刻阻擋層130。襯底110可包括藍(lán)寶石(Al2O3)襯底、碳化硅(SiC)襯底、神化鎵(GaAs)襯底、硅(Si)襯底等，但并不限于此。在實(shí)施方式中，可在襯底110上形成緩沖層120，但并不限于此。之后，可在襯底110或緩沖層120上形成蝕刻阻擋層130。蝕刻阻擋層130可包括非晶質(zhì)層，且蝕刻阻擋層130可執(zhí)行用于選擇性蝕刻之后將形成的第一 GaN層140的蝕刻阻擋層的功能。例如，蝕刻阻擋層130可包括低溫(LT)氮化鋁(AlN)或氮化硅(SiN)中的至少ー種?？稍诘陀诖蠹s900°C的溫度下形成低溫A1N。例如，可在大約500°C至大約600°C的溫度下使低溫AlN形成非晶質(zhì)層，但溫度并不限于此。可在大約600°C至大約1200°C的溫度下使SiN形成非晶質(zhì)層，但并不限于此。之后，可在蝕刻阻擋層130上形成第一 GaN層140。例如，可使用諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)或分子束外延(MBE)或?yàn)R射或氫化物氣相外延(HVPE)等方法形成第一 GaN層140。例如，可在腔室內(nèi)使用三甲基鎵(TMGa)氣體、氨(NH3)氣等形成第一 GaN層140，但并不限于此。隨后，如圖2所示，可使用硅烷氣體蝕刻第一 GaN層140的一部分。該蝕刻エ藝可在原位與GaN層140的形成エ藝一起進(jìn)行。硅烷氣體可具有化學(xué)式SinH2n+2，且可為單硅烷、ニ硅烷、三硅烷、四硅烷等，但并不限于此。在實(shí)施方式中，由于可使用娃燒氣體蝕刻GaN層140的一部分，因此可暴露蝕刻阻擋層的一部分，且可在蝕刻的第一 GaN層中形成溝槽T。例如，可形成具有垂直于蝕刻的GaN層140的輪廓或接近垂直輪廓的溝槽。在實(shí)施方式中，溝槽T可包括具有其中頂部和底部寬度相同的形狀的凹部(如圖2所示)、以及其中頂部和底部的寬度不同的凹部。根據(jù)第一實(shí)施方式，在可使用硅烷氣體蝕刻第一GaN層140的一部分的情況中，可獲得形成為更接近于垂直輪廓的溝槽。在實(shí)施方式中，當(dāng)?shù)谝籊aN層140的一部分可選擇性蝕刻時(shí)，蝕刻エ藝可在沒有蝕刻掩膜的情況下進(jìn)行。例如，在實(shí)施方式中，在使用硅烷氣體蝕刻GaN層140的過程中，還可在沒有蝕刻掩膜諸如SiN等的情況下形成溝槽形狀。GaN的結(jié)構(gòu)可為在進(jìn)行蝕刻的過程中會(huì)在a-軸和C-軸之間存在各向異性的纖鋅礦晶體結(jié)構(gòu)，從而當(dāng)長時(shí)間蝕刻時(shí)，在C-軸可進(jìn)行深度蝕刻直至達(dá)到蝕刻阻擋層130的情況下可在沒有蝕刻掩膜的情況下形成溝槽。在使用HCl的典型蝕刻技術(shù)的情況中，對(duì)晶體取向的依賴程度很高，且主要進(jìn)行在缺陷部分(例如具有位錯(cuò)的區(qū)域)上的蝕刻，這樣均勻凹部的形成很難；且進(jìn)一歩地，不能形成具有垂直輪廓的溝槽形狀的凹部。例如，在使用HCl的典型蝕刻技術(shù)的情況中，蝕刻主要在{11-21}面或{1-102}面上進(jìn)行，而幾乎不會(huì)發(fā)生在{0001}面上的蝕刻。此外，在使用HCl的典型蝕刻技術(shù)的情況中，由于蝕刻主要在具有位錯(cuò)等的區(qū)域上進(jìn)行，因此可形成具有不均勻分布的金字塔形狀的凹部，但不會(huì)形成均勻分布的金字塔形狀的凹部。此外，在使用HCl的典型蝕刻技術(shù)的情況中，在很多情況中是通過時(shí)間控制蝕刻阻擋點(diǎn)，這樣會(huì)在襯底等上面造成損傷。另ー方面，在實(shí)施方式中使用硅烷氣體蝕刻GaN層 的一部分的情況中，在GaN層上進(jìn)行蝕刻，且通過蝕刻阻擋層而沒有在襯底等上進(jìn)行蝕刻，從而可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的エ藝。在實(shí)施方式中使用硅烷氣體蝕刻第一GaN層140的一部分中，H2和N2可用作載氣，且在不同于典型技術(shù)的使用硅烷氣體的蝕刻エ藝的過程中排除nh3。在實(shí)施方式中，關(guān)于硅烷氣體和氫(H2)氣之間的相對(duì)比率，當(dāng)增加H2氣的比率吋，可進(jìn)行具有不規(guī)則輪廓而不是垂直輪廓的蝕刻。此外,在實(shí)施方式中，在使用娃燒氣體蝕刻第一GaN層140的一部分中蝕刻時(shí)間可為大約5分鐘至大約30分鐘。且可在大約10分鐘的蝕刻エ藝期間形成垂直溝槽輪廓，但并不限于此。此外，在使用硅烷氣體蝕刻第一 GaN層140的一部分中，當(dāng)硅烷氣體為ニ硅烷(Si2H6)時(shí)，ニ硅烷可在大約0.01 μ mol至大約Ιμπιο 的范圍內(nèi)，且當(dāng)ニ硅烷為大約O. Olymol或更低時(shí)，可能會(huì)不進(jìn)行具有垂直輪廓的蝕刻，而當(dāng)ニ硅烷為大約Iymol或更高時(shí)，可能會(huì)進(jìn)行過度蝕刻。此外，在實(shí)施方式中使用娃燒氣體蝕刻第一 GaN層140的一部分中，可在大約800°C至大約1200°C的溫度下進(jìn)行蝕刻，但并不限于此。同時(shí)，在實(shí)施方式中使用硅烷氣體蝕刻第一GaN層140的一部分中，還可使用氮化娃(SixNy)不規(guī)則掩膜(random mask)進(jìn)行蝕刻エ藝(未示出)。例如，在使用硅烷氣體進(jìn)行蝕刻之前，通過混合ニ硅烷(Si2H6)和氨(NH3)氣在大約30秒至大約5分鐘的過程中形成SixNy不規(guī)則掩膜，然后如果進(jìn)行蝕刻エ藝，可通過蝕刻沒有不規(guī)則掩膜的部分形成溝槽。隨后，如圖3所示，在蝕刻的第一 GaN層140上形成第二 GaN層150以形成包括空隙V的第二 GaN層150。之后，在第二 GaN層150上可形成第三GaN層160和第四GaN層170 等。根據(jù)實(shí)施方式，在具有大深度的溝槽的下部形成空隙，且在GaN層的表面上出現(xiàn)橫向生長以阻塞蝕刻的溝槽的入口，這樣可在原位狀態(tài)容易地形成空隙。因此，可獲得包括具有高均勻性及高生成密度的空隙的GaN晶片。
根據(jù)實(shí)施方式，通過使用硅烷氣體的GaN層的垂直蝕刻方法，可在GaN層中容易地形成具有均勻性和高密度的空隙，且可控制空隙的位置并可形成多空隙，這樣當(dāng)在發(fā)光裝置中實(shí)現(xiàn)時(shí)存在亮度增強(qiáng)的效果。此外，根據(jù)實(shí)施方式，由于可在GaN層的整個(gè)區(qū)域中均勻地形成空隙，則可利用該空隙容易地進(jìn)行自分裂。換而言之，根據(jù)實(shí)施方式，如果使用硅烷氣體的蝕刻被應(yīng)用至損傷層，則可在沒有后續(xù)エ藝諸如化學(xué)蝕刻和激光剝離(LLO)エ藝的情況下形成厚膜。如果使用前述方法制造厚膜GaN晶片，則可實(shí)現(xiàn)大直徑制造以及產(chǎn)率提高。此外，硅烷氣體蝕刻可用于原位エ藝，從而具有可在沒有額外成本且在短時(shí)間段內(nèi)制成高質(zhì)量厚膜GaN晶片的優(yōu)點(diǎn)。例如，可通過具有高V/III比率的第一生長形成第二 GaN層150。例如，可在高于大約1000°C的溫度且小于大約200mbar的壓カ下使用TMG和NH3氣體形成包括空隙V的第ニ GaN層150,但并不限于此,且壓力可高于大約200mbar。之后，可通過具有低V/III比率的第二生長形成第三GaN層160。例如，可在高于 大約1000°C的溫度且小于大約200mbar的壓カ下使用TMG和NH3氣體形成第三GaN層160，但并不限于此，且壓力可高于大約200mbar。隨后，可通過具有標(biāo)準(zhǔn)V/III比率的第三生長形成高質(zhì)量的第四GaN層170。例如，可在高于大約1000°C的溫度下使用TMG和NH3氣體形成高質(zhì)量的第四GaN層 170。根據(jù)第一實(shí)施方式，可獲得包括空隙V的GaN晶片。之后，可通過使用激光剝離エ藝或機(jī)械研磨去除襯底110來完成高質(zhì)量的GaN晶片。通過根據(jù)實(shí)施方式的用于制造GaN晶片的方法，使用硅烷可進(jìn)行原位蝕刻，同時(shí)通過調(diào)節(jié)蝕刻時(shí)間和混合氣體(例如氫氣(H2)、硅烷等)的流速可容易地控制蝕刻形狀和蝕刻密度等。此外，根據(jù)實(shí)施方式，通過使用硅烷的蝕刻形成損傷層，且在該損傷層上形成GaN層以包括空隙，從而能夠改善結(jié)晶度。圖4-6為GaN晶片的制造方法的エ藝截面圖和根據(jù)第二實(shí)施方式的示例性照片。第二實(shí)施方式可采用第一實(shí)施方式的技術(shù)特征。在第二實(shí)施方式中，可制造GaN晶片以包括在第一 GaN層240和第二 GaN層250之間的金字塔形狀的輪廓。根據(jù)第二實(shí)施方式的用于制造GaN晶片的方法可包括在襯底210上形成第一GaN層240 ;使用硅烷氣體蝕刻第一 GaN層240的一部分；以及在蝕刻的第一 GaN層240上形成第二 GaN層250。首先，如圖4所示，可在襯底210上形成緩沖層220和蝕刻阻擋層230，但并不限于此。襯底210可選自藍(lán)寶石(Al2O3)襯底、碳化硅(SiC)襯底、神化鎵(GaAs)襯底、硅
(Si)襯底等，但并不限于此。蝕刻阻擋層230可包括非晶質(zhì)層，且蝕刻阻擋層230可執(zhí)行用于選擇性蝕刻之后將形成的第一 GaN層240的蝕刻阻擋層的功能。例如，蝕刻阻擋層230可包括低溫(LT)氮化鋁(AlN)或氮化硅(SiN)中的至少ー種。隨后，在襯底210或蝕刻阻擋層230上形成第一 GaN層240。例如，可使用諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)或分子束外延(MBE)或?yàn)R射或氫化物氣相外延(HVPE)等方法形成第一 GaN層240。隨后,如圖5所不,使用娃燒氣體蝕刻第一 GaN層240的一部分。該蝕刻エ藝可在原位與第一 GaN層240的形成エ藝一起進(jìn)行。在使用娃燒氣體蝕刻第一 GaN層240的一部分中，可在沒有蝕刻掩膜的情況下進(jìn)行蝕刻エ藝。此外，在使用硅烷氣體蝕刻第一 GaN層240的一部分中，可在蝕刻的第一 GaN層240中形成具有預(yù)定角度的凹部。例如，可在蝕刻的第一 GaN層240中形成金字塔形狀的損傷區(qū)域。根據(jù)典型技術(shù)的外延橫向過生長(ELO)エ藝是在氮化硅(SiN)或ニ氧化硅(SiO2)形成后通過在經(jīng)圖案化打開的區(qū)域中再生長來使位錯(cuò)彎曲的方法。在ELOエ藝中，通過依賴于再生長條件形成金字塔形狀，且在實(shí)施方式中，通過依賴于蝕刻條件可均勻且容易地確定金字塔形狀。此外，在經(jīng)典蝕刻技術(shù)中使用HCl蝕刻GaN的情況中，由于在{0001}面上的蝕刻效果小且蝕刻主要在{11-21}或{1-102}面上進(jìn)行(如上所述)，因此存在蝕刻不在正常生長的平面上進(jìn)行而是主要在位錯(cuò)位置上進(jìn)行的限制。
此外，在典型蝕刻技術(shù)中使用HCl蝕刻GaN的情況下，存在與反應(yīng)平面的蝕刻角度形成在大約40-60度的范圍內(nèi)的限制。但是，根據(jù)實(shí)施方式，當(dāng)使用硅烷氣體吋，蝕刻不依賴于晶體平面而在寬范圍內(nèi)進(jìn)行。因此，利用硅烷氣體和混合氣體的流速可容易地控制蝕刻比率和金字塔形狀。根據(jù)第二實(shí)施方式，當(dāng)使用硅烷氣體蝕刻第一 GaN層240的一部分時(shí)，可在第一GaN層240上形成金字塔形狀的損傷區(qū)域。在通過娃燒氣體蝕刻第一GaN層240的一部分中，娃燒氣體具有化學(xué)式SinH2n+2,且可為單娃燒、~■娃燒、ニ娃燒、四娃燒等，但并不限于此。在實(shí)施方式中，在使用硅烷氣體蝕刻第一 GaN層240的一部分中，H2和N2可用作載氣，且可在使用硅烷氣體的蝕刻エ藝過程中排除NH3。在使用娃燒氣體蝕刻第一 GaN層240的一部分中，蝕刻時(shí)間可為大約3分鐘至大約10分鐘，且例如在大約5分鐘的過程中進(jìn)行蝕刻エ藝時(shí)，觀察到具有接近于大約60度的角度的金字塔形狀，但蝕刻時(shí)間并不限于此。在使用娃燒氣體蝕刻第一 GaN層240的一部分中，當(dāng)娃燒氣體為ニ娃燒(Si2H6)時(shí),ニ硅烷可在大約O. 01 μ mol至大約I μ mol的范圍內(nèi)，且當(dāng)ニ硅烷為大約O. 01 μ mol或更低時(shí)，可能會(huì)不進(jìn)行具有金字塔形狀的蝕刻，且當(dāng)ニ硅烷為大約Iymol或更高時(shí)，可能會(huì)進(jìn)行過度蝕刻。在使用硅烷氣體蝕刻第一 GaN層240的一部分中，可在大約800°C至大約1200°C的溫度下進(jìn)行蝕刻，但并不限于此。隨后，如圖6所示，可在第一 GaN層240上形成第二 GaN層250。在蝕刻的第一 GaN層240上形成第二 GaN層250中，可形成第二 GaN層250以包括在第一 GaN層240和第二 GaN層250之間的金字塔形狀的輪廓。之后，可在第二 GaN層250上形成第三GaN層260和第四GaN層270等。例如，可通過具有高V/III比率(大約5000-110000)的第一生長形成第二 GaN層250。例如，可在高于大約1000°C的溫度且小于大約200mbar的壓カ下使用TMG和NH3氣體形成第二 GaN層250以包括在第一 GaN層240和第二 GaN層250之間的金字塔形狀的輪廓。之后，可通過具有低V/III比率(大約300-1300)的第二生長形成第三GaN層260。例如，可在高于大約1000°c的溫度且小于大約200mbar的壓カ下使用TMG和NH3氣體形成第三GaN層260,但并不限于此,且壓力可高于大約200mbar。 隨后，可通過具有標(biāo)準(zhǔn)V/III比率(大約1300-2500)的第三生長形成高質(zhì)量的第四 GaN 層 270。例如，可在高于大約1000°C的溫度下使用TMG和NH3氣體形成高質(zhì)量的第四GaN層 270。同時(shí)，在第二實(shí)施方式中，省略了用于第二 GaN層250和第三GaN層260的エ藝，且形成第四GaN層270，這樣可形成GaN層以包括在第一 GaN層240和第四GaN層270之間的金字塔形狀的輪廓。 此外，在第二實(shí)施方式中，當(dāng)通過包括用于第二 GaN層250和第三GaN層260的エ藝進(jìn)行時(shí)，處理時(shí)間可比第一實(shí)施方式更短。根據(jù)第二實(shí)施方式，可獲得包括金字塔形狀輪廓的GaN晶片。之后，通過使用激光剝離エ藝或機(jī)械研磨去除襯底210可完成高質(zhì)量的GaN晶片。通過根據(jù)實(shí)施方式的用于制造GaN晶片的方法，使用硅烷可進(jìn)行原位蝕刻，同時(shí)通過調(diào)節(jié)蝕刻時(shí)間和混合氣體(例如氫氣(H2)、硅烷等)的流速可容易地控制蝕刻形狀和蝕刻密度等。此外，根據(jù)實(shí)施方式，使用硅烷在整個(gè)表面上形成均勻的金字塔形狀，且可通過再生長改善結(jié)晶度。上述特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、效果被包括在至少ー個(gè)實(shí)施方式中，但并不僅限于一個(gè)實(shí)施方式。而且實(shí)施方式所屬的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可對(duì)代表性實(shí)施方式中示例的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、效果進(jìn)行修改或與其它實(shí)施方式相結(jié)合。因此，涉及結(jié)合和修改的細(xì)節(jié)應(yīng)被理解為包括在實(shí)施方式的范圍內(nèi)。雖然已參考其許多圖示的實(shí)施方式描述了各實(shí)施方式，但應(yīng)理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可設(shè)計(jì)出許多應(yīng)在本公開原理的精神和范圍內(nèi)的其它修改和實(shí)施方式。更具體地，在本公開、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)主體組合布置的組成部分和/或布置中可進(jìn)行各種變更和修改。除組成部分和/或布置中的變更和修改之外，替代使用對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說也是顯而易見的。エ業(yè)適用性上述實(shí)施方式可應(yīng)用于GaN，例如可應(yīng)用于制造GaN晶片的方法，但并不限于此。通過根據(jù)實(shí)施方式的用于制造GaN晶片的方法，使用硅烷可進(jìn)行原位蝕刻，同時(shí)通過調(diào)節(jié)蝕刻時(shí)間和混合氣體(例如氫氣(H2)、硅烷等)的流速可容易地控制蝕刻形狀和蝕刻密度等。 此外，根據(jù)實(shí)施方式，通過使用硅烷的蝕刻形成損傷層，且在損傷層上形成GaN層以包括空隙，從而能夠改善結(jié)晶度。
權(quán)利要求
1.一種用于制造氮化鎵(GaN)晶片的方法，所述方法包括 在襯底上形成蝕刻阻擋層； 在所述蝕刻阻擋層上形成第一 GaN層； 使用硅烷氣體蝕刻所述第一 GaN層的一部分； 在所述蝕刻的第一 GaN層上形成第二 GaN層；以及 在所述第二 GaN層上形成第三GaN層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述蝕刻阻擋層包括非晶質(zhì)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述蝕刻阻擋層包括低溫(LT)氮化鋁(AlN)或氮化硅(SiN)中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中在使用所述硅烷氣體蝕刻所述第一GaN層的一部分中，通過所述硅烷蝕刻暴露所述蝕刻阻擋層的一部分，且在所述使用所述硅烷氣體蝕刻所述第一 GaN層的一部分中在沒有蝕刻掩膜的情況下進(jìn)行蝕刻工藝。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在使用所述硅烷氣體蝕刻所述第一GaN層的一部分中，在所述蝕刻的第一 GaN層中形成溝槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在所述蝕刻的第一GaN層上形成所述第二 GaN層中，形成所述第二 GaN層以包括空隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其中,在使用所述娃燒氣體蝕刻所述第一GaN層的一部分中，所述娃燒具有化學(xué)式SinH2n+2,且氫氣(H2)和氮?dú)?N2)用作載氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在使用所述硅烷氣體蝕刻所述第一GaN層的一部分中，在使用所述硅烷氣體的所述蝕刻工藝的過程中排除氨(NH3)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在使用所述硅烷氣體蝕刻所述第一GaN層的一部分中，使用氮化硅(SixNy)不規(guī)則掩膜進(jìn)行蝕刻工藝。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第一GaN層的形成和使用所述硅烷氣體蝕刻所述第一 GaN層的一部分是原位進(jìn)行的。
11.一種用于制造GaN晶片的方法，所述方法包括 在襯底上形成蝕刻阻擋層； 在所述蝕刻阻擋層上形成第一 GaN層； 使用硅烷氣體蝕刻所述第一 GaN層的一部分以形成具有預(yù)定角度的凹部；以及 在所述蝕刻的第一 GaN層上形成第二 GaN層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其中,在使用所述娃燒氣體蝕刻所述第一GaN層的一部分中，在沒有蝕刻掩膜的情況下進(jìn)行蝕刻工藝。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中在所述蝕刻的第一GaN層中形成金字塔形狀的損傷區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在所述蝕刻的第一GaN層上形成所述第二 GaN層中，形成所述第二 GaN層以包括在所述第一 GaN層和所述第二 GaN層之間的金字塔形狀的輪廓。
15.一種用于制造GaN晶片的方法，所述方法包括 在襯底上形成第一 GaN層； 使用硅烷氣體蝕刻所述第一 GaN層的一部分；在所述蝕刻的第一 GaN層上形成第二 GaN層以包括空隙；以及 在所述第二 GaN層上形成第三GaN層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法,其中，在使用所述娃燒氣體蝕刻所述第一GaN層的一部分中，H2和N2用作載氣，且在使用所述硅烷氣體的蝕刻工藝的過程中排除NH3。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括在所述襯底上形成蝕刻阻擋層。
18.一種用于制造GaN晶片的方法，所述方法包括 在襯底上形成第一 GaN層； 使用硅烷氣體蝕刻所述第一 GaN層的一部分；以及 在所述蝕刻的第一 GaN層上形成第二 GaN層以包括金字塔形狀的輪廓。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，在使用所述硅烷氣體蝕刻所述第一GaN層的一部分中，在所述蝕刻的第一 GaN層中形成具有預(yù)定角度的凹部。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中在所述蝕刻的第一GaN層中形成金字塔形狀的損傷區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制造氮化鎵(GaN)晶片的方法。在根據(jù)實(shí)施方式的用于制造GaN晶片的方法中，在襯底上形成蝕刻阻擋層，且在所述蝕刻阻擋層上形成第一GaN層。使用硅烷氣體蝕刻所述第一GaN層的一部分，且在所述蝕刻的第一GaN層上形成第二GaN層。在所述第二GaN層上形成第三GaN層。
文檔編號(hào)H01L21/20GK102754188SQ201180008490
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者李東健, 李啟珍, 李浩準(zhǔn), 金容進(jìn), 金杜洙 申請(qǐng)人:Lg矽得榮株式會(huì)社