一種硅襯底和將半導(dǎo)體器件與該硅襯底剝離的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有特殊結(jié)構(gòu)的硅襯底，其特征在于，在硅本體材料表面以下數(shù)微米深度處設(shè)置一層腐蝕阻擋層，當接觸硅腐蝕液時，該腐蝕阻擋層的腐蝕速度比硅本體材料小。本發(fā)明還涉及將生長在上述硅襯底上的半導(dǎo)體器件與該硅襯底進行剝離的方法，采用這種剝離方法可以將成膜過程中由于熱膨脹系數(shù)不同所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力在整個硅襯底平面范圍內(nèi)均勻地釋放，減少因應(yīng)力釋放不均勻造成半導(dǎo)體器件的開裂，有效而簡單地將硅襯底與半導(dǎo)體器件進行剝離，提高了半導(dǎo)體器件的合格率。
【專利說明】一種硅襯底和將半導(dǎo)體器件與該硅襯底剝離的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化物化合物半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)屬于直接間隙半導(dǎo)體，適宜用來制造光電器件。氮化物半導(dǎo)體材料的禁帶寬度涵蓋的面很寬，有寬達6.2eV到0.65eV，發(fā)光器件的波長可覆蓋從200納米到近2000納米的范圍。
[0003]氮化鎵半導(dǎo)體材料是氮化物半導(dǎo)體材料中重要的材料，以氮化鎵基化合物半導(dǎo)體材料制成的發(fā)光器件的波長范圍由深紫外到紅外光譜的范圍。氮化鎵基化合物半導(dǎo)體材料具有很好的電絕緣能力，其耐絕緣電場強度高達2X106V/cm。氮化鎵基化合物半導(dǎo)體材料具有很好的耐高溫性能，適合制造高溫器件。氮化鎵基化合物半導(dǎo)體材料中的載流子具有很高的飽和速度，高達2.7xl07cm/s,是制造高頻器件的好材料。氮化鎵基化合物半導(dǎo)體材料已用來制造以下產(chǎn)品:LED的發(fā)光器件，用于照明或指示燈；LED激光器，用于高密度的儲存、高分辨率的投影儀、表面檢測等；紫外探測器，作為火焰的探測，燃燒控制，飛機誘導(dǎo)等；光電轉(zhuǎn)換器件，作為太陽能電池、光合成等；超高頻器件，用于衛(wèi)星通信、高速公路交通監(jiān)測指揮系統(tǒng)；功率型器件，用于發(fā)動機控制、大功率逆變器等器件。
[0004]氮化鎵基化合物半導(dǎo)體材料在制造時需在襯底上進行材料的生長。
[0005]在襯底上生長氮化鎵基化合物半導(dǎo)體材料至少要考慮到材料的晶體結(jié)構(gòu)、晶格常數(shù)的匹配、熱膨脹系數(shù)的匹配等因素。
[0006]在襯底上生長氮化鎵基半導(dǎo)體材料時，通常使用有機金屬氣相外延的方法。該法中利用三甲基鎵(TMGa)或三乙基鎵(TEGa)作為Ga的原材料，以氨氣(NH3)高溫分解作為N的原材料，通常以低溫GaN或AlN等材料作為緩沖層，在1050°C -1150°C的高溫下，在緩沖層上生長氮化鎵基半導(dǎo)體材料薄膜。
[0007]再根據(jù)制作器件的要求，生長適合器件性能的各種半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)。如GaN基發(fā)光二極管，將在其上生長n-GaN、InGaN/GaN量子阱結(jié)構(gòu)、電子阻擋層和p_GaN層，構(gòu)成LED結(jié)構(gòu)的外延層。
[0008]近來，氮化鎵基化合物半導(dǎo)體在生長時，以SiC或藍寶石材料為襯底，但是這些襯底的價格比較高昂。為了降低成本，人們開始采用大口徑的單晶硅作為襯底來生長氮化鎵基化合物半導(dǎo)體材料，滿足不斷擴大的市場需求。
[0009]以硅為襯底的GaN基半導(dǎo)體器件，如LED中，為了消除硅襯底對光的吸收，或者倒裝工藝的需要，必須將半導(dǎo)體器件有源部分與硅襯底剝離。
[0010]將半導(dǎo)體器件與硅襯底進行剝離的常規(guī)方法包括機械研磨法和腐蝕法以及二者的組合。機械研磨法是用研磨工具將硅襯底磨去，由于硅襯底的厚度有數(shù)百微米，而半導(dǎo)體器件的有源部分往往只有數(shù)微米的厚度，當研磨接近到半導(dǎo)體器件層時，為了避免誤傷半導(dǎo)體器件，對研磨精度的要求就急劇提高，甚至成為不可能完成的任務(wù)。腐蝕法是用對硅襯底具有腐蝕性的硅腐蝕液將硅襯底腐蝕掉，由于硅襯底與半導(dǎo)體器件之間熱膨脹系數(shù)的差異，在硅襯底材料和半導(dǎo)體器件層內(nèi)部均存在一定的內(nèi)部應(yīng)力，當腐蝕時，由于應(yīng)力釋放不均勻，常常導(dǎo)致半導(dǎo)體器件的薄膜層產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，導(dǎo)致工藝成本的增加和成品率下降。因此，如何安全高效地將半導(dǎo)體器件層與硅襯底剝離，成為困擾半導(dǎo)體行業(yè)的一個難題。
[0011]為了解決上述技術(shù)難題，本發(fā)明人發(fā)明了一種特殊結(jié)構(gòu)的硅襯底，以及將生長在該硅襯底上的半導(dǎo)體器件例如GaN基半導(dǎo)體器件與該硅襯底進行剝離的方法。本發(fā)明的實施，使得半導(dǎo)體器件成能夠方便、高效且安全地與硅襯底剝離，降低了半導(dǎo)體器件制造的成本，提聞了廣品的合格率。
[0012]發(fā)明概述
[0013]本發(fā)明的第一方面涉及一種硅襯底，其特征在于，在硅本體材料表面以下數(shù)微米深度處設(shè)置一層腐蝕阻擋層，當接觸硅腐蝕液時，該腐蝕阻擋層的腐蝕速度比硅本體材料小。
[0014]本發(fā)明的第二方面涉及一種將生長在硅襯底上的半導(dǎo)體器件與該硅襯底進行剝離的方法，包括以下步驟:
[0015]I)使用娃襯底作為襯底材料,在該娃襯底第一面上外延生長半導(dǎo)體器件；其中在該硅襯底的硅本體材料表面以下數(shù)微米深度處設(shè)置一層腐蝕阻擋層，當接觸硅腐蝕液時，該腐蝕阻擋層的腐蝕速度比該硅本體材料小；其中以距離所述腐蝕阻擋層近的硅襯底表面為該娃襯底的第一面；
[0016]2)用光刻膠涂覆該硅襯底的與該第一面相對的第二面，并通過掩膜光刻法在該第二面上制造局部腐蝕的窗口圖形；
[0017]3)將該硅襯底浸入第一硅腐蝕液中，從上述窗口圖形處開始腐蝕硅本體材料，直至腐蝕到所述腐蝕阻擋層；其中所述第一硅腐蝕液能腐蝕硅本體材料但基本不腐蝕所述腐蝕阻擋層；
[0018]4)去除所述第二面上的光刻膠，并在該第一硅腐蝕液中進一步腐蝕硅本體材料，一直腐蝕到所述腐蝕阻擋層；
[0019]5)使用第二硅腐蝕液，腐蝕掉所述腐蝕阻擋層,并將剩余的硅本體材料也腐蝕掉，完成硅襯底的剝離；其中所述第二硅腐蝕液能夠腐蝕所述腐蝕阻擋層。
[0020]附圖簡述
[0021]圖1是本發(fā)明的易被剝離除去的硅襯底的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是在圖1的硅襯底上生長了 GaN半導(dǎo)體器件層之后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3是將圖2的硅襯底上的GaN半導(dǎo)體器件貼合于環(huán)形支撐材料上之后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖4是本發(fā)明的局部腐蝕的窗口圖形的幾種可能的窗口圖案設(shè)計。
[0025]圖5是本發(fā)明在窗口處發(fā)生局部腐蝕過程的示意圖。
[0026]附圖標記列表:
[0027]1.第一硅本體材料層；2.腐蝕阻擋層；3.第二硅本體材料層；4.半導(dǎo)體器件層；
5.環(huán)形支撐材料；6.局部腐蝕窗口 ；7.光刻膠。
[0028]發(fā)明詳述
[0029]為了便于理解本發(fā)明，現(xiàn)對本發(fā)明詳細介紹如下。
[0030]“襯底”，又名“基板”，是指一塊板狀、片狀或膜狀材料，半導(dǎo)體器件是通過氣相沉積法等在該襯底上進行外延生長而制成的。
[0031]“本體材料”是指構(gòu)成襯底的體相的材料。襯底可以由各種單晶材料制成，例如SiC、藍寶石或單晶硅，相應(yīng)地，本體材料為SiC、藍寶石或單晶硅。單晶硅可以作為襯底的本體材料，即所述硅本體材料可以為硅本身?；蛘?，也可以使用摻雜某些原子，例如摻雜P原子的硅作為向所述本體材料。
[0032]本發(fā)明的特殊結(jié)構(gòu)的硅襯底的結(jié)構(gòu)如圖1所示，在硅本體材料表面以下數(shù)微米深度處設(shè)置一層腐蝕阻擋層，該腐蝕阻擋層對于硅腐蝕液的腐蝕速度比硅本體材料小。因此，本發(fā)明的特殊結(jié)構(gòu)的硅襯底其實至少由三層組成，如圖1所示，從下到上依次為，第一硅本體材料層1，腐蝕阻擋層2和第二硅本體材料層3。在一個實施方案中，其中所述腐蝕阻擋層的腐蝕速度遠遠小于硅本體材料，例如小一個數(shù)量級，甚至小兩個數(shù)量級。
[0033]所述腐蝕阻擋層是本發(fā)明的關(guān)鍵點之一。在一個實施方案中，該腐蝕阻擋層可以是P+型硅單晶層，其通過在硅本體材料中摻雜硼原子而得到。包含該P+型硅單晶層的特殊結(jié)構(gòu)的硅襯底可以通過以下方法得到:
[0034]a.提供第一硅本體材料層I ;
[0035]b.在該第一硅本體材料層I的某一晶面上通過外延生長法生長P+型硅單晶層作為腐蝕阻擋層2。一種常見的外延生長法是氣相沉積法，其通過使含有待沉積的元素的氣態(tài)化合物在高溫下分解而將待沉積的元素沉積在襯底表面上。例如，通過對硅源化合物和硼源化合物的混合物進行高溫分解，則可以通過氣相沉積法來同時沉積硼和硅，則可獲得摻雜硼原子的硅材料，即為所述P+型硅單晶層。硅中摻雜的硼原子越多，則形成的P+型硅單晶層在硅腐蝕液中的腐蝕速度就越小。因此，通過調(diào)節(jié)摻雜的硼原子的數(shù)量，可以調(diào)節(jié)得到的P +型硅單晶層的腐蝕速度。
[0036]c.在該P+型硅單晶層上外延生長第二硅本體材料層3。該第二硅本體材料層3與第一硅本體材料層I的本體材料可以相同或不同，但優(yōu)選相同。
[0037]在本發(fā)明的另一實施方案中，含有腐蝕阻擋層的特殊結(jié)構(gòu)的硅襯底也可以通過離子注入的方法得到。其具體過程如下:用具有一定能量的離子束入射到硅襯底材料中去，離子束與硅襯底材料中的硅原子發(fā)生一系列的相互作用的同時注入到硅襯底內(nèi)，入射離子在運動過程中逐漸損失能量，最后停留在材料表面以下一定深度范圍內(nèi)，并在該一定深度范圍內(nèi)引起硅本體料的成分、結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，例如在該一定深度范圍內(nèi)形成了在硅本體材料中摻入該入射離子所屬元素的摻雜層，該層不同于該深度范圍以上和以下的硅本體材料的層，此摻雜層即可作為本發(fā)明中的所述腐蝕阻擋層2，該腐蝕阻擋層以下的硅本體材料作為所述第一硅本體材料層1，該腐蝕阻擋層以上至硅襯底表面之間則構(gòu)成了所述第二硅本體材料層3?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)離子注入時離子加速電場強度控制離子注入自由行程的深度來獲得腐蝕阻擋層的目標深度，控制注入離子的密度和離子注入時間控制摻雜濃度，可控制該腐蝕阻擋層的腐蝕速度。關(guān)于離子注入的具體方式和工藝控制是已知的，可參見相關(guān)的教科書或技術(shù)文獻，在此不再贅述。本發(fā)明中，要求離子注入后所形成的摻雜層比硅本體材料更能耐受硅腐蝕液的腐蝕。例如，可通過注入硼離子獲得P+型硅單晶層，即本發(fā)明中的所述腐蝕阻擋層2，其被硅本體材料的腐蝕液的腐蝕速度比硅本體材料小很多。調(diào)節(jié)硼離子束的密度和離子注入時間控制摻雜濃度，該離子注入層的腐蝕速度也發(fā)生變化。
[0038]本發(fā)明中，腐蝕阻擋層在硅襯底材料中的設(shè)置深度一般為數(shù)微米，例如I 一 9微米，優(yōu)選I 一 3微米。但也可以根據(jù)需要選擇其它合適的深度。
[0039]本發(fā)明中，優(yōu)選硅襯底的腐蝕阻擋層2和第二硅本體材料層3的總厚度與半導(dǎo)體器件的厚度相當。亦可由技術(shù)人員根據(jù)實際情況自行確定。
[0040]下面，將詳細地分步驟地介紹本發(fā)明的將生長在硅襯底上的半導(dǎo)體器件與該硅襯底進行剝離的方法。
[0041]I)使用本發(fā)明的娃襯底作為襯底材料,在該娃襯底第一面上外延生長半導(dǎo)體器件；其中在該硅襯底的硅本體材料表面以下數(shù)微米深度處設(shè)置一層腐蝕阻擋層，當接觸硅腐蝕液時，該腐蝕阻擋層的腐蝕速度比該硅本體材料?。黄渲幸跃嚯x所述腐蝕阻擋層近的娃襯底表面為該娃襯底的第一面。其中，本發(fā)明的娃襯底的結(jié)構(gòu)及其制備方法如前所述，在此不再贅述。所外延生長的半導(dǎo)體材料的具體結(jié)構(gòu)和類型不限，例如可以是GaN基半導(dǎo)體器件，當然也可以是其它結(jié)構(gòu)和類型的半導(dǎo)體器件。圖2顯示了外延生長了 GaN基半導(dǎo)體器件層4之后的硅襯底材料。該半導(dǎo)體器件層4內(nèi)部也可以有復(fù)雜的亞層結(jié)構(gòu)，但這不是本發(fā)明所關(guān)注的，故將所有的硅襯底以外的半導(dǎo)體器件亞層統(tǒng)一用半導(dǎo)體器件層4來簡化地表示。
[0042]2)將光刻膠涂覆該硅襯底的與該第一面相對的第二面上，并通過掩膜光刻法在該第二面上制造局部腐蝕的窗口圖形。掩膜光刻法是在光源與該光刻膠涂層之間放置一片具有刻蝕圖案的掩膜，局部地阻擋光對光刻膠的照射。由此，未被掩膜遮蓋的局部區(qū)域的光刻膠，如正光刻膠，由于光照射而感光發(fā)生化學反應(yīng)，經(jīng)顯影后將被刻蝕掉，暴露出硅襯底，形成局部硅襯底的腐蝕窗口。該局部腐蝕窗口的圖案可以根據(jù)實際情況進行設(shè)計，例如圓形窗口、扇形窗口、方形窗口，如圖4中所示。當待被腐蝕除去的硅襯底的面積較小時，也可以不進行該局部腐蝕窗口的加工，而是直接將整個不涂覆光刻膠的硅襯底，進行整體腐蝕。
[0043]3)首先將外延在該硅襯底第一面上的半導(dǎo)體器件面涂覆耐腐蝕膠進行保護。然后，將該硅襯底浸入第一硅腐蝕液中，從上述圖形窗口處開始腐蝕硅本體材料，直至腐蝕到所述腐蝕阻擋層；其中所述第一硅腐蝕液能腐蝕硅本體材料但基本不腐蝕所述腐蝕阻擋層。所述硅腐蝕液，例如為氫氟酸、硝酸、醋酸與水的混合物，其為各向同性腐蝕液。該硅腐蝕液利用硝酸將硅表面氧化成二氧化硅，再利用氫氟酸將形成的二氧化硅溶解去除，由此使硅被腐蝕掉。該硅腐蝕液中的醋酸作為緩沖劑，可抑制硝酸的解離。改變硝酸與氫氟酸的比例,并配合醋酸添加與水的稀釋,可以調(diào)整腐蝕速率,使其對硅本體材料的腐蝕性很強，腐蝕速度很快，而對所述腐蝕阻擋層則基本不腐蝕，或腐蝕速度極為緩慢?；蛘撸龉韪g液也可以是NaOH溶液或KOH溶液，通過調(diào)整溶液的濃度和溫度，也能調(diào)整其腐蝕能力。圖5示意性地顯示了在局部腐蝕窗口處發(fā)生腐蝕的過程。其中附圖標記6表示局部腐蝕窗口，附圖標記7表示光刻膠，附圖標記I表示硅本體材料，其正在被腐蝕，附圖標記2表示腐蝕阻擋層。由于從腐蝕窗口開始逐步腐蝕，而非一下子就對所有的硅材料進行全面腐蝕，使得使在成膜過程中由于熱膨脹系數(shù)的不同所產(chǎn)生的殘留應(yīng)力有機會隨著腐蝕的逐步進行而在整個硅片平面范圍內(nèi)局部地均勻地釋放，這將有利于保持硅襯底和半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)完整性。
[0044]4)去除所述第二面上的光刻膠，并在該第一硅腐蝕液中進一步腐蝕硅本體材料，直到腐蝕到所述腐蝕阻擋層。去掉光刻膠后，則第二面上所有的硅本體材料都暴露于硅腐蝕液中，被腐蝕掉。最終全部第一硅本體材料層完全被硅腐蝕液所腐蝕掉。[0045]5)使用第二硅腐蝕液，腐蝕掉所述腐蝕阻擋層,并將剩余的硅本體材料也腐蝕掉，完成硅襯底的剝離；其中所述第二硅腐蝕液能夠腐蝕所述腐蝕阻擋層。該第二硅腐蝕液可以是另外的能夠?qū)⑺龈g阻擋層腐蝕掉的另一種硅腐蝕液，也可以通過對第一硅腐蝕液進行成份調(diào)整后大大提高腐蝕能力而得到。該第二硅腐蝕液將腐蝕阻擋層腐蝕掉后，繼續(xù)將所述第二硅本體材料層也腐蝕掉。由于GaN半導(dǎo)體器件層被耐腐蝕膠保護而不會被硅腐蝕液腐蝕掉，所以得以保留。由此，完成了 GaN半導(dǎo)體器件層與硅襯底的剝離。
[0046]在一個優(yōu)選實施方案中，在步驟I)和步驟2 )之間，還包括從硅襯底的第二面開始進行研磨減薄的步驟。例如，將原本厚度為400 - 650微米的硅襯底研磨減薄到100 - 150微米，甚至更薄。研磨減薄的目的在于盡可能去掉一部分硅本體材料，以減少硅腐蝕液的消耗。
[0047]在一個優(yōu)選實施方案中，在步驟3)開始之前，將所述GaN基半導(dǎo)體器件的表面貼合在膨脹系數(shù)與GaN相近的材料制成的環(huán)形支撐材料5上，如圖3所示。由于半導(dǎo)體器件膜的厚度往往不足10微米，在失去了硅襯底的支撐后，在后續(xù)加工步驟中將存在著各種操作困難，為克服這些困難，故在將半導(dǎo)體器件膜與硅襯底剝離之前，將該半導(dǎo)體器件膜貼合在膨脹系數(shù)與GaN相近的材料制成的圓環(huán)支撐物上，以繼續(xù)獲得支撐，利于后續(xù)操作。
[0048]在本發(fā)明的步驟2)至步驟5)的過程中，因為通過局部腐蝕窗口的設(shè)計和分步腐蝕，可以將成膜過程中由于熱膨脹系數(shù)不同所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力在整個硅襯底平面范圍內(nèi)均勻地釋放。這有利于減少因應(yīng)力釋放不均勻造成的襯底開裂或半導(dǎo)體器件的開裂，保證了半導(dǎo)體器件的完整性。
實施例
[0049]以下實施例僅僅是對本發(fā)明的舉例說明，不以任何方式限制本發(fā)明。
[0050]以硅襯底上的GaN基籃光發(fā)光器件為例加以說明。
[0051]首先，在硅襯底的表面下數(shù)微米處設(shè)置一層腐蝕速度比硅體材料小的中間腐蝕阻擋層的埋層。
[0052]該腐蝕阻擋層可用硅外延的方法的方法制造。在硅(111)面上通過硅外延的方法生長一層高摻雜硼(硼摻雜量I X IO1Vcm3)的外延層作為腐蝕阻擋層，在外延腐蝕阻擋層時可根據(jù)腐蝕速度的要求調(diào)節(jié)該層的硼摻雜的濃度。然后在腐蝕阻擋層上再外延非摻雜的硅單晶層或η形硅單晶層，形成本發(fā)明的特殊結(jié)構(gòu)的硅襯底。
[0053]腐蝕阻擋層也可采用離子注入法來形成。調(diào)節(jié)離子注入時離子加速電場強度獲得離子注入自由行程的深度來控制腐蝕阻擋層埋層的深度，選擇注入離子的密度和離子注入時間控制摻雜濃度，獲得期待的腐蝕速度的腐蝕阻擋層。
[0054]將設(shè)置有腐蝕阻擋層的硅襯底進行清洗，并將經(jīng)過清洗過的硅襯底放入MOCVD爐中，在Η2或者ΝΗ3氣氛中高溫對襯底表面進一步清潔處理，然后利用有機金屬氣相外延方法(M0CVD)，以三甲基鎵(TMGa)或三乙基鎵(TEGa)作為Ga的原材料，以ΝΗ3高溫分解作為N的原材料，生長GaN半導(dǎo)體薄膜。
[0055]然后，在溫度1180°C的情況下繼續(xù)堆積3納米厚的AlN薄膜作為緩沖層。
[0056]緩沖層的上面，外延n-AlGaN薄膜，例如Al的成分27%，n-AlGaN的厚度為20納米，生長溫度1180°C。[0057]繼續(xù)生長20對交替設(shè)置的GaN/AIN超晶格層，然后生長厚度為1.5微米的n_GaN層。
[0058]在η-GaN層上繼續(xù)生長InGaN/GaN量子阱層，阱的厚度為4納米，壘的厚度為8納米,共計10對。
[0059]繼續(xù)生長p-AlGaN電子阻擋層，例如Al的成分15%，厚度20納米。最后生長200納米厚的P-GaN層，完成具有LED結(jié)構(gòu)的外延片。
[0060]然后，采用LED芯片工藝完成各個芯片單元的P側(cè)電極和η側(cè)電極的制造，完成整個芯片工藝后，再進行硅襯底與半導(dǎo)體器件的剝離。
[0061]為了提高硅襯底剝離效率，首先利用研磨工序?qū)⒐杵瑥?00-650微米減薄到100-150微米，該減薄后的厚度應(yīng)根據(jù)硅片的口徑的大小決定。
[0062]將具有LED結(jié)構(gòu)的減薄到100-150微米的外延片貼合到與GaN熱膨脹系數(shù)相近的材料(如AIN、SiC)制成的圓環(huán)支撐物上，貼合部分的寬度不大于1.8毫米。
[0063]在外延片LED器件一側(cè)的表面涂耐腐蝕材料，例如光刻膠，以保護LED器件不受硅腐蝕液的損傷；在外延片硅襯底側(cè)的表面涂覆光刻膠，曝光顯影使光刻膠形成一定形狀的窗口圖形，露出娃襯底表面。
[0064]將外延片投入硅腐蝕液中使硅腐蝕，使窗口處露出的硅材料被腐蝕掉。控制腐蝕的時間，使硅腐蝕到腐蝕阻擋埋層為止。
[0065]去掉硅片上的光刻膠，再次投入硅腐蝕液中，使整個硅片都腐蝕到腐蝕阻擋埋層為止。至此階段，剩余的襯底厚度已與半導(dǎo)體器件層的厚度相當，保證器件有源層的完整性。
[0066]此后，將腐蝕液換成對腐蝕阻擋層也具有一定腐蝕能力的腐蝕液，以較慢的速度將腐蝕阻擋層以及剩余的數(shù)微米的硅全都腐蝕掉，由于腐蝕速度緩慢，使在成膜過程中由于熱膨脹系數(shù)的不同所產(chǎn)生的殘留應(yīng)力在整個硅片平面范圍內(nèi)局部地均勻地釋放。腐蝕完成后即完成硅襯底的剝離，得到結(jié)構(gòu)完整、無任何開裂的GaN半導(dǎo)體器件薄膜。
[0067]以上僅舉例說明了本發(fā)明的硅襯底和將生長在該硅襯底上的半導(dǎo)體器件與該硅襯底分離的方法。顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可對上述硅襯底或上述方法進行一些顯而易見的改進和變化，故本發(fā)明并不限于以上提到的具體產(chǎn)品和具體方法。本發(fā)明的保護范圍將由后附權(quán)利要求的最廣義的解釋來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種硅襯底，其特征在于，在硅本體材料表面以下數(shù)微米深度處設(shè)置一層腐蝕阻擋層，當接觸硅腐蝕液時，該腐蝕阻擋層的腐蝕速度比硅本體材料小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的硅襯底,其中所述腐蝕阻擋層的腐蝕速度比硅本體材料小一個數(shù)量級。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的硅襯底，其中所述腐蝕阻擋層是P+型硅單晶層，其通過向硅本體材料中摻雜硼原子而得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的硅襯底，其中所述腐蝕阻擋層通過對所述硅襯底進行離子注入而得到；所述離子注入是指將高能量的硼離子注入硅單晶材料表面下層，在硅單晶材料表面下一定深度處形成高摻雜的P型硅層，形成腐蝕阻擋層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的硅襯底，其中所述數(shù)微米深度1-9微米深。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的硅襯底，其中所述腐蝕阻擋層的厚度為I一 3微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的娃襯底,其中所述娃本體材料為娃或摻雜P原子的娃。
8.一種將生長在硅襯底上的半導(dǎo)體器件與該硅襯底進行剝離的方法，包括以下步驟: O使用硅襯底作為襯底材料，在該硅襯底的第一面上外延生長半導(dǎo)體器件；其中在該硅襯底的硅本體材料表面以下數(shù)微米深度處設(shè)置一層腐蝕阻擋層，當接觸硅腐蝕液時，該腐蝕阻擋層的腐蝕速度比該硅本體材料??；其中以距離所述腐蝕阻擋層近的硅襯底表面為該娃襯底的第一面； 2)用光刻膠涂覆該硅襯底的與該第一面相對的第二面上，并通過掩膜光刻法在該第二面上制造局部腐蝕的圖形窗口； 3)將該硅襯底浸入第一硅腐蝕液中，從上述圖形窗口處開始腐蝕硅本體材料，直至腐蝕到所述腐蝕阻擋層；其中所述第一硅腐蝕液能腐蝕硅本體材料但基本不腐蝕所述腐蝕阻擋層； 4)去除所述第二面上的光刻膠，并在該第一硅腐蝕液中進一步腐蝕硅本體材料，直到腐蝕到所述腐蝕阻擋層為止； 5)使用第二硅腐蝕液,腐蝕掉所述腐蝕阻擋層,并將剩余的硅本體材料也腐蝕掉,完成硅襯底的剝離；其中所述第二硅腐蝕液能夠腐蝕所述腐蝕阻擋層。
9.權(quán)利要求8的方法，其中在步驟I)和步驟2)之間，還包括從硅襯底的第二面開始進行研磨減薄的步驟。
10.權(quán)利要求8的方法，其中在步驟3)開始之前，將所述半導(dǎo)體器件的表面貼合在膨脹系數(shù)與該半導(dǎo)體器件相近的材料制成的環(huán)形支撐材料上，并在半導(dǎo)體器件表面涂覆耐腐蝕膠以保護半導(dǎo)體器件。
11.權(quán)利要求8的方法，其中所述硅腐蝕液為氫氟酸、硝酸、醋酸與水的混合物，或KOH溶液或NaOH溶液。
12.權(quán)利要求8的方法，其中所述半導(dǎo)體器件包括GaN基半導(dǎo)體光電器件。
【文檔編號】H01L21/302GK103824766SQ201410093908
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】邵春林, 林岳明, 汪英杰 申請人:華延芯光（北京）科技有限公司