技术领域
[0001] 本公开涉及光
电子制造技术领域，特别涉及一种外延层剥离方法。
背景技术
[0002]
半导体器件是一种应用非常广泛的电子器件，可用来产生、控制、接收、变换、放大
信号和进行
能量转换。而制作半导体器件通常需要先在基底上长出外延层，将外延层完整地剥离基底，最后对外延层进行后续处理得到半导体器件。
[0003] 将外延层完整地剥离基底是半导体器件的制作过程中较为重要的一步，将外延层完整地从基底上剥离能够保证后续制作得到的半导体器件的
质量。
现有技术中，通常都是在基底上层叠外延层后，在基地与外延层之间通过剥离液
刻蚀出孔洞，刻蚀液逐渐扩大孔洞直至外延层与基底分离。但这种剥离方法剥离过程较慢，并且刻蚀较为不均，容易出现部分外延层没有完全脱离基底而部分外延层受到刻蚀的情况，影响半导体器件的质量。
发明内容
[0004] 本公开
实施例提供了一种外延层剥离方法，能够较为快速完整地将外延层从基底上剥离，保证半导体器件的质量。所述方法如下：
[0005] 本公开实施例提供了一种外延层剥离方法，所述方法包括：
[0006] 提供一基底，所述基底的第一表面上具有多个等距间隔设置的凸台，所述凸台的端面上生长有成核岛；
[0007] 在所述第一表面及所述凸台的
侧壁上沉积TiO2
薄膜，
覆盖在所述第一表面上的TiO2薄膜的厚度小于所述凸台的厚度；
[0008] 以多个所述凸台的成核岛为生长点横向生长一层蚀刻牺牲层，所述蚀刻牺牲层与所述TiO2薄膜之间形成流动空间；
[0009] 在所述蚀刻牺牲层上生长外延层；
[0011] 将所述蚀刻牺牲层与所述基底浸泡至刻蚀液中直至所述蚀刻牺牲层与所述基底分离。
[0012] 可选地，所述TiO2薄膜中掺有用于提高所述TiO2薄膜的亲
水性的N(氮)、C(
碳)或F(氟)元素。
[0013] 可选地，所述外延层剥离方法还包括：
[0014] 在使用紫外线辐射所述TiO2薄膜前，在所述外延层远离所述基底的一面上固定一个
支撑衬底。
[0015] 可选地，所述以多个所述凸台的成核岛为生长点横向生长一层蚀刻牺牲层，包括：
[0016] 所述蚀刻牺牲层采用氮化物材料制作，
[0017] 在
温度为960℃～1010℃、V/III为800～1200的条件下，进行蚀刻牺牲层薄膜三维生长模式生长600～1500s；
[0018] 在温度为1040～1070℃、V/III调节为1500～3000的条件下，进行蚀刻牺牲层薄膜二维生长模式生长，蚀刻牺牲层薄膜在二维生长模式时会进行横向生长，直至在每个凸台上生长的蚀刻牺牲层薄膜横向连接覆盖形成蚀刻牺牲层。
[0019] 可选地，所述外延层剥离方法还包括：
[0020] 在所述蚀刻牺牲层上生长外延层前，在所述蚀刻牺牲层生长蚀刻阻挡层。
[0021] 可选地，所述刻蚀液为KOH刻蚀液或NaOH蚀刻液。
[0022] 可选地，所述成核岛为AlN成核岛，所述蚀刻牺牲层为GaN层。
[0023] 可选地，所述蚀刻阻挡层中掺杂镁元素，所述镁元素用于改变所述蚀刻阻挡层靠近所述基底的一面的极性。可选地，所述外延层剥离方法还包括：
[0024] 使用
等离子体轰击所述蚀刻阻挡层以去除所述蚀刻阻挡层。
[0025] 可选地，覆盖在所述第一表面上的TiO2薄膜的厚度为50～300纳米，所述凸台的厚度为2～5微米。
[0026] 本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：以第一表面上具有多个等距间隔设置的凸台的基底作为生长
基础，在凸台的端面上生长成核岛，而在第一表面及凸台的侧壁上沉积TiO2薄膜。这种设置中，由于TiO2薄膜上没有成核岛，因此TiO2薄膜上没有蚀刻牺牲层的成核基础。蚀刻牺牲层生长时，会在以每个凸台上的成核岛为生长点形成薄膜，每个凸台上的薄膜横向生长最后连接形成蚀刻牺牲层，结合覆盖在第一表面上的TiO2薄膜的厚度小于凸台的厚度，覆盖在第一表面上的TiO2薄膜与凸台存在高度差，以凸台端面上的成核岛为生长点生长的蚀刻牺牲层与覆盖在第一表面上的TiO2薄膜之间最终形成流动空间。此时使用紫外线辐射TiO2薄膜，可以使TiO2薄膜产生超亲水性，将蚀刻牺牲层与基底浸泡至刻蚀液中时，TiO2薄膜可以引导刻蚀液在流动空间内快速流动，对蚀刻牺牲层进行较为快速且均匀的刻蚀直至蚀刻牺牲层与基底上的凸起分离，避免出现部分外延层没有完全脱离基底而部分外延层受到刻蚀的情况。
附图说明
[0027] 为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028] 图1是本公开实施例提供的一种外延层剥离方法
流程图；
[0029] 图2是本公开实施例提供的一种外延层剥离过程示意图；
[0030] 图3是本公开实施例提供的另一种外延层剥离方法流程图；
[0031] 图4是本公开实施例提供的另一种外延层剥离过程示意图。
具体实施方式
[0032] 为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
[0033] 图1是本公开实施例提供的一种外延层剥离方法流程图。如图1所示，该方法包括：
[0034] S101：提供一基底，基底的第一表面上具有多个等距间隔设置的凸台，凸台的端面上生长有成核岛。
[0035] S102：在第一表面及凸台的侧壁上沉积TiO2薄膜，覆盖在第一表面上的TiO2薄膜的厚度小于凸台的厚度。
[0036] S103：以多个凸台的成核岛为生长点横向生长一层蚀刻牺牲层，蚀刻牺牲层与覆盖在第一表面上的TiO2薄膜之间形成流动空间。
[0037] S104：在蚀刻牺牲层上生长外延层。
[0038] S105：使用紫外线辐射TiO2薄膜。
[0039] 步骤S105的执行过程示意图可见图2，如图2所示，基底1的第一表面11上具有多个等距间隔设置的凸台12，凸台12的端面上生长有成核岛2。第一表面11及凸台12的侧壁上沉积TiO2薄膜3，覆盖在第一表面11上的TiO2薄膜3的厚度D1小于凸台12的厚度D2，蚀刻牺牲层4以多个凸台12的成核岛2为生长点生长，蚀刻牺牲层4与覆盖在第一表面11上的TiO2薄膜3之间形成流动空间A。外延层5位于蚀刻牺牲层4上。
[0040] 紫外线的
光源P可以从基底1远离外延层的一面入射TiO2薄膜3。
[0041] 此时可保证全部的TiO2薄膜都被照射到。
[0042] 需要说明的是，本实施例中所提到的厚度均为垂直基底的第一表面的方向上的厚度，可见图2。
[0043] S106：将蚀刻牺牲层与基底浸泡至刻蚀液中直至蚀刻牺牲层与基底分离。
[0044] 以第一表面上具有多个等距间隔设置的凸台的基底作为生长基础，在凸台的端面上生长成核岛，而在第一表面及凸台的侧壁上沉积TiO2薄膜。这种设置中，由于TiO2薄膜上没有成核岛，因此TiO2薄膜上没有蚀刻牺牲层的成核基础。蚀刻牺牲层生长时，会在以每个凸台上的成核岛为生长点形成薄膜，每个凸台上的薄膜横向生长最后连接形成蚀刻牺牲层，结合覆盖在第一表面上的TiO2薄膜的厚度小于凸台的厚度，覆盖在第一表面上的TiO2薄膜与凸台存在高度差，以凸台端面上的成核岛为生长点生长的蚀刻牺牲层与TiO2薄膜之间最终形成流动空间。此时使用紫外线辐射TiO2薄膜，可以使TiO2薄膜产生超亲水性，将蚀刻牺牲层与基底浸泡至刻蚀液中时，TiO2薄膜可以引导刻蚀液在流动空间内快速流动，对蚀刻牺牲层进行较为快速且均匀的刻蚀直至蚀刻牺牲层与基底上的凸起分离，避免出现部分外延层没有完全脱离基底而部分外延层受到刻蚀的情况。
[0045] 图3是本公开实施例提供的另一种外延层剥离方法流程图。如图3所示，该方法包括：
[0046] S201：提供一基底，基底的第一表面上具有多个等距间隔设置的凸台，凸台的端面上生长有成核岛。
[0047] 步骤S201中的基底可通过
光刻工艺制作得到，本公开在此不做赘述。
[0048] 可选地，凸台可制作为圆台形。
[0049] 圆台形的凸台可以允许刻蚀液在流动空间内较为流畅地流动，另一方面，圆台形的凸台等距间隔设置在基底上，使得在凸台的端面上生长得到的蚀刻牺牲层更容易被刻蚀分离。
[0050] 需要说明的是，凸台的直径较小的端面与第一表面之间的垂直距离即为圆台的高度。
[0051] 在本公开提供的其他实施例中，凸台也可以设置为多条并列在基底上的条状结构，本公开对此不做限制。
[0052] S202：在第一表面及凸台的侧壁上沉积TiO2薄膜，覆盖在第一表面上的TiO2薄膜的厚度小于凸台的厚度。
[0053] 可选地，TiO2薄膜可采用直流磁控
溅射法、
化学气相沉积法或溶胶凝胶法制备。本公开对此不做限制。
[0054] 可选地，步骤S202中，可在每个凸台的端面上通过光刻形成
光刻胶掩膜，再在相邻的凸台之间沉积TiO2薄膜，完成在第一表面及凸台的侧壁上的TiO2薄膜的沉积，然后用去胶液出去凸台端面的光刻胶和其上沉积的多余的TiO2薄膜。
[0055] 采用这种方法能够较为容易在第一表面及凸台的侧壁上沉积TiO2薄膜。
[0056] 步骤S202中，TiO2薄膜中可掺有用于提高TiO2薄膜的亲水性的N、C或F元素。
[0057] 通过掺杂改善TiO2薄膜的结晶度和致
密度，增强对紫外光的吸收作用，产生超亲水性。TiO2薄膜的超亲水性可以进一步提高，提高
蚀刻溶液在流动空间中的流动性，进一步提高对蚀刻牺牲层的刻蚀效率与刻蚀均匀度。
[0058] 可选地，覆盖在第一表面上的TiO2薄膜的厚度可为50～300纳米，凸台的厚度可为2～5微米。
[0059] 覆盖在第一表面上的TiO2薄膜的厚度为50～300纳米，凸台的厚度为2～5微米时，能够保证蚀刻牺牲层与TiO2薄膜之间留有足够的流动空间，保证刻蚀液的刻蚀效果。
[0060] 进一步地，凸台的最大直径可为1～5微米，凸台的端面的直径可为1～5。
[0061] 凸台的最大直径为2～5微米，凸台的端面直径为1～3微米时，凸台坡度较为恰当，能够保证刻蚀液在多个凸台之间的流畅流动。
[0062] 在凸台的最大直径为2～5微米，凸台的端面直径为1～3微米的前提下，相邻的凸台的轴线之间的垂直距离可为3～7微米。
[0063] 凸台的端面直径为1～3微米，同时凸台的端面直径为2～5微米，相邻的凸台的轴线之间的垂直距离为3～7微米，蚀刻牺牲层能够以较为稳定的结构在凸台上生长，并且生长得到的蚀刻牺牲层的表面平整度也较高。
[0064] S203：以多个凸台的成核岛为生长点横向生长一层蚀刻牺牲层，蚀刻牺牲层与覆盖在第一表面上的TiO2薄膜之间形成流动空间。
[0065] 可选地，步骤S203可包括：
[0066] 蚀刻牺牲层采用氮化物材料制作，
[0067] 在温度为960℃～1010℃、V/III为800～1200的条件下，进行蚀刻牺牲层薄膜三维生长模式生长600～1500s；
[0068] 在温度为1040～1070℃、V/III调节为1500～3000的条件下，进行蚀刻牲层薄膜二维生长模式生长，蚀刻牺牲层薄膜在二维生长模式时会进行横向生长，直至在每个凸台上生长的蚀刻牺牲层薄膜横向连接覆盖形成蚀刻牺牲层。
[0069] 需要说明的是，蚀刻牺牲层薄膜进行三维生长模式生长可以理解为：在温度为960℃～1010℃、V/III为800～1200的条件下时，蚀刻牺牲层薄膜倾向于在凸台的端面上沿衬底的第一表面的法向上进行团聚与生长。蚀刻牺牲层薄膜三维生长模式生长时形成斜面产生的镜像
力使蚀刻牺牲层薄膜内的位错
缺陷发生弯曲，减少位错缺陷向上延伸，提高最后生长得到的蚀刻牺牲层的晶体质量。蚀刻牺牲层薄膜进行三维生长模式生长600～1500s时，在凸台上形成的蚀刻牺牲层薄膜的质量较好且留有蚀刻牺牲层薄膜进行横向生长的空间。
[0070] 步骤S203还可包括：
[0071] 在温度为1040～1070℃、V/III调节为1500～3000的条件下，进行蚀刻牺牲层薄膜二维生长模式生长1000～2000s，蚀刻牺牲层薄膜在二维生长模式时会进行横向生长，直至在每个凸台上生长的蚀刻牺牲层薄膜横向连接覆盖形成蚀刻牺牲层。
[0072] 此时得到的蚀刻牺牲层的质量较好。
[0073] S204：在蚀刻牺牲层上生长蚀刻阻挡层。蚀刻阻挡层的设置可以在蚀刻牺牲层被完全刻蚀的情况下，避免刻蚀液
接触到外延层，保证外延层质量。
[0074] 其中，蚀刻阻挡层可以采用难以与刻蚀液产生化学反应的材料制作，在刻蚀液为KOH液或NaOH蚀刻液的前提下，蚀刻阻挡层可以采用AlGaN、掺杂Mg的GaN等材料制作。
[0075] 步骤S204是图3中所示方法相对图1中所示方法的增加步骤，可以进一步保证外延层的质量。
[0076] 示例性地，刻蚀液可为KOH刻蚀液或NaOH蚀刻液。
[0077] 此时刻蚀液较难与TiO2薄膜反应，保证TiO2薄膜的亲水性对刻蚀液进行良好的引导。
[0078] 可选地，刻蚀液也可以采用与
钾元素同族的元素的
碱性溶液，本公开对此不做限制。
[0079] 在刻蚀液为KOH刻蚀液的前提下，成核岛可为AlN成核岛，蚀刻牺牲层可为GaN层。
[0080] 成核岛可为AlN成核岛，蚀刻牺牲层为GaN层时，在AlN成核岛上生长的GaN层靠近基底的一面会生长成为氮
原子较多的氮性极面，GaN层靠近基底的氮性极面能够较为容易地与KOH刻蚀液进行反应，提高蚀刻牺牲层的刻蚀效率。
[0081] 示例性地，蚀刻阻挡层中可掺杂镁元素，镁元素用于改变蚀刻阻挡层靠近基底的一面的极性。
[0082] 镁元素可以将蚀刻阻挡层靠近基底的一面的极性改变为Ga性极面，Ga性极面难以与KOH刻蚀液进行反应，可以避免蚀刻阻挡层受到刻蚀，保护蚀刻阻挡层上的外延层。
[0083] 需要说明的是，在蚀刻阻挡层中掺杂的镁元素的浓度可为1×1020cm-3～5×1020cm-3。
[0084] 通过高浓度镁元素掺杂，可以保证朝向基底的蚀刻阻挡层极性由N极性变为Ga极性，降低蚀刻液对蚀刻阻挡层的蚀刻速率。
[0085] 可选地，蚀刻阻挡层可为GaN层、AlGaN层或其他结构，本公开对此不做限制。
[0086] 需要说明的是，在使用刻蚀液将蚀刻牺牲层与凸台分离之后，可以使用等离子体轰击蚀刻阻挡层以去除蚀刻阻挡层。
[0087] 由于本公开中，刻蚀液对蚀刻阻挡层的刻蚀较为均匀，因此可以在外延层上增加保护外延层的蚀刻阻挡层，蚀刻牺牲层被刻蚀液刻蚀分离之后，可以用刻蚀液将蚀刻阻挡层上残留的蚀刻牺牲层完全刻蚀，蚀刻阻挡层的表面会较为平整，此时可以调节等离子体轰击设备的参数，使用等离子体轰击去除蚀刻阻挡层而不会损坏外延层。
[0088] S205：在蚀刻阻挡层上生长外延层。
[0089] 外延层为制作半导体器件所需的外延层。
[0090] S206：在外延层远离基底的一面上固定一个支撑衬底。
[0091] 在外延层远离基底的一面上固定一个支撑衬底，支撑衬底可以作为外延层的支撑结构，由于基底是通过凸台对外延层进行支撑的，支撑较为不稳定，为避免外延片在剥离基底时出现晃动等情况，增加支撑衬底可以保证外延层的稳定剥离。
[0092] 可选地，支撑衬底与外延层之间可以通过共晶连接。
[0093] 这种连接方式较为容易实现。
[0094] 步骤S206是图3中所示方法相对图1中所示方法的增加步骤，可以进一步保证外延层的质量。
[0095] S207：使用紫外线辐射TiO2薄膜。
[0096] 步骤S207的执行过程示意图可见图4，图4中的结构相对图2中的结构来说，在蚀刻牺牲层4与外延层5之间增加设置了蚀刻阻挡层6，外延层5远离基底1的另一面上固定有一个用于支撑的支撑衬底7。
[0097] S208：将蚀刻牺牲层与基底浸泡至刻蚀液中直至蚀刻牺牲层与基底分离。
[0098] 以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
