CN106783726A - 复合衬底及其制备方法、半导体器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合衬底的制作方法，包括以下步骤：在硅晶片生长氮化镓层；将所述氮化镓层与蓝宝石片键合，形成键合体；将所述硅晶片从所述氮化镓层上剥离。上述复合衬底由在硅晶片上生长氮化镓层。并使氮化镓层与蓝宝石片相键合，最后使硅晶片从氮化镓层上剥离，这样相比较于传统的直接在蓝宝石片上生长氮化镓层时间短，提高了复合衬底的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力器件技术领域，特别是涉及复合衬底及其制备方法、半导体器件。
背景技术
目前，有的半导体器件的衬底，通过在蓝宝石(Al2O3)片上采用MOCVD法生长氮化镓(GaN)层来获得。
而上述在蓝宝石(Al2O3)片上生长氮化镓(GaN)层的生长较慢，进而使在实际生产的过程中生产氮化镓(GaN)的复合衬底效率较低。
发明内容
基于此，有必要针对上述在蓝宝石片上生产氮化镓层生长较慢，导致生产氮化镓(GaN)的复合衬底效率较低的问题，提供一种高效率生产复合衬底及其制备方法、半导体器件。
一种复合衬底的制作方法，包括以下步骤：
在硅晶片生长氮化镓层；
将所述氮化镓层与蓝宝石片键合，形成键合体；
将所述硅晶片从所述氮化镓层上剥离。
上述复合衬底由在硅晶片上生长氮化镓层。并使氮化镓层与蓝宝石片相键合，最后使硅晶片从氮化镓层上剥离，这样相比较于传统的直接在蓝宝石片上生长氮化镓层时间短，提高了复合衬底的生产效率。
在其中一个实施方式，所述生长为氢化物气相外延生长。
在其中一个实施方式，所述氮化镓层的厚度为10μm-50μm。
在其中一个实施方式，在所述将所述氮化镓层与蓝宝石片键合的步骤之后，所述复合衬底的制作方法还包括：
将键合体中的所述蓝宝石片减薄。
在其中一个实施方式，所述减薄为研磨抛光减薄。
一种复合衬底，包括：
蓝宝石衬底层；
键合于所述蓝宝石衬底层上的氮化镓层。
上述复合衬底由蓝宝石衬底层与氮化镓层直接键合而得到，这样相比较于传统的直接在蓝宝石片上生长氮化镓层时间短，提高了复合衬底的生产效率。
在其中一个实施方式，所述氮化镓层的厚度为10μm-50μm。
在其中一个实施方式，所述蓝宝石衬底层的厚度为430-750um.
在其中一个实施方式，所述蓝宝石衬底层呈圆形，且所述圆形蓝宝石衬底层的直径大小大于等于2英寸。
一种半导体器件，以上所述的复合衬底。
上述半导体器件的复合衬底由蓝宝石衬底层与氮化镓层直接键合而得到，这样相比较于传统的直接在蓝宝石片上生长氮化镓层时间短，提高了复合衬底的生产效率。
附图说明
图1为本发明第一优选实施方式的复合衬底的制作方法的流程图；
图2为本发明第一优选实施方式的复合衬底制作过程中第一结构示意图；
图3为本发明第一优选实施方式的复合衬底制作过程中第二结构示意图；
图4为本发明第一优选实施方式的复合衬底制作过程中第三结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明第一优选实施方式公开了一种复合衬底的制作方法，该复合衬底的制作方法包括以下步骤：
S1：在硅晶片生长氮化镓层；
本实施方式中的硅晶片110也可以商购，亦可以通过切割硅晶棒加后续处理获得。本发明对此不作限定。
在本实施方式中，硅晶片110的厚度为1300μm。当然，可以理解的是，硅晶片的厚度还可以是675μm，亦或是725μm。本发明对硅晶片110的厚度不做特殊限制，可以采用本领域各种常规的厚度。
如图2所示，在上述硅晶片110上生长氮化镓(GaN)层120，优选地，此处的生长可以采用氢化物气相外延(Hydride Vapor Phase Epitaxy，HVPE)的生长，采用该氢化物气相外延的生长，生长速度较快，得到氮化镓的晶体较好。
一般地，上述氮化镓层120生长的厚度10μm-50μm左右，而该氮化镓层120生长到该厚度一般需要0.15-1小时左右。
S2：将所述氮化镓层与蓝宝石片键合，形成键合体；
如图3所示，接着，在本步骤中，将前一步骤中所得到的氮化镓层120与一蓝宝石片130键合。
本步骤中的蓝宝石片130可以商购后得到，或商购后作减薄处理得到，也可以通过线切割蓝宝石晶棒加后续处理获得，本发明对此不作限定。
上述键合(bonding)是指：将两片表面清洁、原子级平整的同质或异质材料在一定条件下直接结合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶片键合成为一体。
由于本发明的氮化镓层120与蓝宝石片130通过键合形成，故蓝宝石片130以及氮化镓层120之间的结合力很强，其键合强度可高达12MPa。
优选地，蓝宝石片130的直径大于等于6英寸。例如选用6英寸的蓝宝石片130，或者8英寸的蓝宝石片130。
在键合后，可以对上述蓝宝石片作减薄处理，以形成蓝宝石衬底层。一般地，减薄方式为研磨抛光减薄。
在本实施例中，蓝宝石片130的厚度可以采用本领域各种常规的厚度，在此不再赘述。
S3：将所述硅晶片从所述氮化镓层上剥离。
如图4在上述步骤之后，将上述硅晶片110从上述氮化镓120层上剥离。此处的剥离方式可以采用本领域常用的剥离方式，本发明对此不在赘述。
本实施方式中的复合衬底100由在硅晶片110上生长氮化镓层120。并使氮化镓层120与蓝宝石片130相键合，最后使硅晶片110从氮化镓层120上剥离，这样相比较于传统的直接在蓝宝石片上生长氮化镓层时间短，提高了复合衬底的生产效率。
本发明第二优选实施方式公开了一种复合衬底，该复合衬底包括蓝宝石衬底层以及键合于所述蓝宝石衬底层上的氮化镓层。
一般地，该氮化镓层的厚度为8μm-10μm，该蓝宝石衬底层的厚度为430-750um。
该蓝宝石衬底层呈圆形，且所述圆形蓝宝石衬底层130的直径大小大于等于2英寸。
上述键合(bonding)是指：将两片表面清洁、原子级平整的同质或异质材料在一定条件下直接结合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶片键合成为一体。
由于本发明的氮化镓层与蓝宝石衬底层通过键合形成，故蓝宝石衬底层以及氮化镓层之间的结合力很强，其键合强度可高达12MPa。
优选地，蓝宝石衬底层的直径大于等于6英寸。例如选用6英寸的蓝宝石片，或者8英寸的蓝宝石片。
在键合后，可以对上述蓝宝石片作减薄处理，以形成蓝宝石衬底层。一般地，减薄方式为研磨抛光减薄。
在本实施例中，蓝宝石衬底的厚度可以采用本领域各种常规的厚度，在此不再赘述。
本实施方式中的复合衬底由蓝宝石衬底层与氮化镓层直接键合而得到，这样相比较于传统的直接在蓝宝石片上生长氮化镓层时间短，提高了复合衬底的生产效率。
本发明第三优选实施方式公开了一种半导体器件，该半导体器件包括以上所述的复合衬底100。
本实施方式中的半导体器件的复合衬底100由蓝宝石衬底层与氮化镓层直接键合而得到，这样相比较于传统的直接在蓝宝石片上生长氮化镓层时间短，提高了复合衬底的生产效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种复合衬底的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在硅晶片生长氮化镓层；
将所述氮化镓层与蓝宝石片键合，形成键合体；
将所述硅晶片从所述氮化镓层上剥离。
2.根据权利要求1所述的复合衬底的制作方法，其特征在于，所述生长为氢化物气相外延生长。
3.根据权利要求1所述的符合衬底的制作方法，其特征在于，所述氮化镓层的厚度为10μm-50μm。
4.根据权利要求1所述的复合衬底的制作方法，其特征在于，在所述将所述氮化镓层与蓝宝石片键合的步骤之后，所述复合衬底的制作方法还包括：
将键合体中的所述蓝宝石片减薄。
5.根据权利要求4所述的复合衬底的制作方法，其特征在于，所述减薄为研磨抛光减薄。
6.一种复合衬底，其特征在于，包括：
蓝宝石衬底层；
键合于所述蓝宝石衬底层上的氮化镓层。
7.根据权利要求6所述的复合衬底，其特征在于，所述氮化镓层的厚度为10μm-50μm。
8.根据权利要求6所述的复合衬底，其特征在于，所述蓝宝石衬底层的厚度为430-750um。
9.根据权利要求6或7所述的复合衬底，其特征在于，所述蓝宝石衬底层呈圆形，且所述圆形蓝宝石衬底层的直径大小大于等于2英寸。
10.一种半导体器件，其特征在于，包括权利要求6-9任一项所述的复合衬底。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6335263B1 (en) * | 2000-03-22 | 2002-01-01 | The Regents Of The University Of California | Method of forming a low temperature metal bond for use in the transfer of bulk and thin film materials |
| CN101814537A (zh) * | 2009-02-19 | 2010-08-25 | 中国科学院半导体研究所 | 氮化镓基雪崩型探测器及其制作方法 |
| JP2010245349A (ja) * | 2009-04-07 | 2010-10-28 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| CN102263119A (zh) * | 2010-05-24 | 2011-11-30 | Lg伊诺特有限公司 | 发光器件阵列及其制造方法以及发光器件封装 |
| CN103985664A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-08-13 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 硅基氮化镓外延层剥离转移的方法 |
| US20150102498A1 (en) * | 2013-10-14 | 2015-04-16 | Corning Incorporated | Carrier-bonding methods and articles for semiconductor and interposer processing |
| CN104584214A (zh) * | 2012-09-05 | 2015-04-29 | 皇家飞利浦有限公司 | 载体晶片从器件晶片的激光去键合 |
| CN104576714A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-04-29 | 北京大学 | 一种硅上高迁移率GaN基异质结构及其制备方法 |
-
2016
- 2016-12-30 CN CN201611260201.0A patent/CN106783726A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6335263B1 (en) * | 2000-03-22 | 2002-01-01 | The Regents Of The University Of California | Method of forming a low temperature metal bond for use in the transfer of bulk and thin film materials |
| CN101814537A (zh) * | 2009-02-19 | 2010-08-25 | 中国科学院半导体研究所 | 氮化镓基雪崩型探测器及其制作方法 |
| JP2010245349A (ja) * | 2009-04-07 | 2010-10-28 | Toshiba Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| CN102263119A (zh) * | 2010-05-24 | 2011-11-30 | Lg伊诺特有限公司 | 发光器件阵列及其制造方法以及发光器件封装 |
| CN104584214A (zh) * | 2012-09-05 | 2015-04-29 | 皇家飞利浦有限公司 | 载体晶片从器件晶片的激光去键合 |
| US20150102498A1 (en) * | 2013-10-14 | 2015-04-16 | Corning Incorporated | Carrier-bonding methods and articles for semiconductor and interposer processing |
| CN103985664A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-08-13 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 硅基氮化镓外延层剥离转移的方法 |
| CN104576714A (zh) * | 2015-01-23 | 2015-04-29 | 北京大学 | 一种硅上高迁移率GaN基异质结构及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王宏等: "晶圆键合和激光剥离工艺对GaN基垂直结构发光二极管芯片残余应力的影响", 《物理学报》 * |
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