本發明專利技術公開了一種實現具有自剝離功能半導體材料生長的邊緣保護方法，所述方法包括：在半導體生長襯底上制備自剝離插入層；在具有自剝離插入層的襯底上放置全覆蓋襯底邊緣的邊緣保護環；在具有所述邊緣保護環的襯底上生長氮化物半導體材料；待生長完成后，去除所述邊緣保護環，得到自支撐氮化物襯底材料。本發明專利技術提供的實現半導體材料自剝離的邊緣保護方法，解決了現有技術中制備自剝離氮化物襯底時出現的邊緣效應、多晶沉積等影響自支撐氮化物襯底完整性差的問題。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體材料生長領域，尤其涉及。
技術介紹
以氮化物為代表的第三代半導體材料屬直接帶隙半導體，具有禁帶寬度大、電子飽和速度高、介電常數小等優點。高電子遷移率、高擊穿電場、化學穩定等優異性能，使其可以在苛刻的條件下工作，適合制備多種器件。分別在光電子器件激光二極管、紫外探測器、發光二極管等方面廣泛應用。代表性的以GaN材料為例，在光電子器件方面，藍光光源可用于深海通信，藍光激光器可用于生物化學武器的探測識別等。目前生長GaN材料的方法有很多，無論從純度還是效率來講，HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy,氫化物氣相外延)法是目前制備GaN襯底的主要方法，用此方法生長代表性的有美國的Kyma公司、日本的住友電工、日立電線三菱化學以及法國的Lumilog等。其制備通常都是在特定的襯底表面上，通過化學沉積或其他方式沉積，多數為異質生長。對于異質生長的外延材料來說，受氣氛影響，當生長到一定厚度會在襯底及晶片邊緣沉積大量多晶，特別HVPE法生長速度快，沉積明顯。因此，外延生長完成后，在實現自剝離的過程中，由于受到邊緣多晶的影響，生長的晶片存在一定的邊緣應力，易產生裂紋，影響晶片的完整性。目前，尚沒有保護自剝離半導體材料生長的邊緣保護方法。
技術實現思路
本專利技術提供，用以解決現有技術中生長的晶片邊緣生長多晶不易分離，且受應力影響易產生裂紋，進而影響晶片完整性的問題。具體地，本發 明提供的包括:在半導體生長襯底上制備自剝離插入層；在具有自剝離插入層的襯底上放置全覆蓋襯底邊緣的邊緣保護環；在具有所述邊緣保護環的襯底上生長氮化物半導體材料；待生長完成后，去除所述邊緣保護環，得到自支撐氮化物襯底材料。優選地，本專利技術所述方法中，所述在具有自剝離插入層的襯底上放置全覆蓋襯底邊緣的邊緣保護環前，還包括:對所述邊緣保護環的內壁進行倒角和拋光處理，得到內壁光滑的邊緣保護環。進一步地，本專利技術所述方法中，所述全覆蓋襯底邊緣的邊緣保護環，具體為:所述邊緣保護環的內徑小于所述襯底的直徑、外徑大于所述襯底的直徑。 優選地，本專利技術所述方法中，所述邊緣保護環為石英環。進一步地，本專利技術所述方法中，所述制備自剝離插入層，包括:在襯底上生長一層氮化物膜；在生長有所述氮化物膜的襯底上，涂覆混合有球形微粒物的膠體；在涂覆的膠體層上生長具有粗糙表面的氮化物緩沖層；去除膠體層中的球形微粒物，得到具有微形孔及微柱狀的自剝離插入層；其中，生長的氮化物膜與生長的氮化物緩沖層為同質材料。進一步地，本專利技術所述方法中，所述制備自剝離插入層，包括:采用外延法，在所述襯底上生長InGaN、AlGaN或者GaAs材料的自剝離插入層。進一步地，本專利技術所述方法中，所述制備自剝離插入層的工藝采用如下工藝中的一種或幾種，包括:填充法、腐蝕法、刻蝕法、掩膜法和直接生長插入層的外延法。進一步地，本專利技術所述方法中，采用氫化物氣相外延HVPE法生長氮化物半導體材料。進一步地，本專利技術所述方法中，所述生長的氮化物半導體材料的厚度為300 y m IOmm0進一步地，本專利技術所述方法中，所述生長的氮化物半導體材料為III族化合物，包括GaN、AlN、InN0本專利技術有益效果如下:本專利技術提供的實現半導體材料自剝離的邊緣保護方法，解決了現有技術中制備自剝離氮化物襯底時出現的邊緣效應、多晶沉積等影響自支撐氮化物襯底完整性差的問題，且本專利技術所述方法具有操作方便簡潔、低成本、無損傷、可控度好、實用性強、易商業推廣等優點。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術實施例提供的的流程圖；圖2為本專利技術實施例中石英環的制作過程示意圖；圖3為本專利技術實施例實現自剝離獲得完整氮化物工藝流程的正視圖；圖4為本專利技術實施例實現自剝離獲得完整氮化物工藝流程的剖面圖。具體實施例方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。 為了解決現有技術中存在的問題，本專利技術實施例提供，如圖1所示，所述方法包括:步驟S101，在半導體生長襯底上制備自剝離插入層；步驟S102，在具有自剝離插入層的襯底上放置全覆蓋襯底邊緣的邊緣保護環；其中，所述全覆蓋襯底邊緣的邊緣保護環，具體為:所述邊緣保護環的內徑小于所述襯底的直徑、外徑大于所述襯底的直徑。步驟S103，在具有邊緣保護環的襯底上生長氮化物半導體材料；步驟S104，待生長完成后，去除邊緣保護環，得到自支撐氮化物襯底材料。優選地，本專利技術實施例中放置的邊緣保護環包括但不限于為石英環、藍寶石環、剛玉環等耐高溫、耐化學腐蝕、熱傳導性好的環形材料。鑒于石英性能優、價格合理，本專利技術優選采用石英環，下面就從石英環的制作到最后得到自支撐氮化物襯底材料的過程進行進一步詳細闡述。如圖2所示，為本專利技術實施例中石英環的制作過程示意圖。首先，選擇等徑石英管al，將石英管采用切割機切割成石英環a2，將切割好的石英環a2的內壁進行倒角、拋光處理，得到內壁光滑的石英環a3，并將拋光后的石英環a3進行清洗、干燥備用。其中，切割成的石英環a2的高度可以根據具體需求而定，本專利技術給出石英環a2的經驗高度值為廣2_，但是本專利技術實施例中關于石英環a2的高度并不限于該經驗值。如圖3、4所示，為本專利技術實施例采用HVPE法實現自剝離獲得完整氮化物工藝流程的正視圖和剖面圖。具體工藝流程如下:步驟1、對襯底bl進行自剝離插入層處理，獲得b2 ；該步驟中，襯底bl可以但不限于采用如下材料中的一種:藍寶石、碳化硅、硅、砷化嫁等。進一步地，該步驟中，采用如下工藝中的一種或幾種進行插入層制備，包括:填充法、腐蝕法、刻蝕法、掩膜法和直接生長插入層的外延法。進一步地,該步驟中，所述插入層可以為采用外延法生長的InGaN、AlGaN、GaAs等成熟生長插入層中的一種。優選地，該步驟中，所述自剝離插入層也可以為如專利號為CN201210199390.0中公開的插入層。步驟2、將準備好的石英環b3放在待沉積半導體材料所選取的半導體襯底bl的上表面；其中，石英管b3內徑小于襯底bl直徑，外徑大于襯底bl直徑，實現對襯底邊緣的全覆蓋。步驟3、在b2上通過HVPE法進行沉積厚層氮化物膜b4 ；其中，所述氮化物膜可以是III族化合物，包括GaN、AlN、InN等氮化物；厚度可以為 300 μ m 10mnin步驟4、將生長有氮化物厚膜b4的半導體襯底從單晶爐中取出，去除生長有多晶b5的石英環b3 ； 步驟5、獲得邊緣光滑的自支撐氮化鎵襯底材料b4。下面結合上述優選的插入層處理方法，對本專利技術實施例實現具有自剝離功能半導體材料生長的邊緣保護方法進行進一步闡述。具體包括:步驟1、選取內徑為50mm,壁厚為2mm的石英管；步驟2、將石英管采用單線切割機進行切割，切割寬度為1_ (即石英環的高度為本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種實現具有自剝離功能半導體材料生長的邊緣保護方法，其特征在于，包括：在半導體生長襯底上制備自剝離插入層；在具有自剝離插入層的襯底上放置全覆蓋襯底邊緣的邊緣保護環；在具有所述邊緣保護環的襯底上生長氮化物半導體材料；待生長完成后，去除所述邊緣保護環，得到自支撐氮化物襯底材料。
【技術特征摘要】
1.一種實現具有自剝離功能半導體材料生長的邊緣保護方法，其特征在于，包括: 在半導體生長襯底上制備自剝離插入層； 在具有自剝離插入層的襯底上放置全覆蓋襯底邊緣的邊緣保護環； 在具有所述邊緣保護環的襯底上生長氮化物半導體材料； 待生長完成后，去除所述邊緣保護環，得到自支撐氮化物襯底材料。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在具有自剝離插入層的襯底上放置全覆蓋襯底邊緣的邊緣保護環前，還包括:對所述邊緣保護環的內壁進行倒角和拋光處理，得到內壁光滑的邊緣保護環。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述全覆蓋襯底邊緣的邊緣保護環，具體為:所述邊緣保護環的 內徑小于所述襯底的直徑、外徑大于所述襯底的直徑。4.如權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，所述邊緣保護環為石英環、藍寶石環或者剛玉環。5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述制備自剝離插入層，包括: 在襯底上生長一層氮化物薄膜； 在生長有所述氮化物薄膜的襯底上，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐永寬，楊丹丹，張嵩，程紅娟，李暉，徐所成，張麗，王迪，蘭飛飛，張政，史月增，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第四十六研究所，
類型：發明
國別省市：
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