[发明专利]可分离多层GaN衬底及其制作方法、半导体芯片制作方法

权利要求书

1.一种可分离的多层GaN衬底，其特征在于，包括：

GaN功能层，用以制作半导体器件或在其表面形成半导体器件的外延层，

GaN基层，位于该GaN功能层下方，用以对所述GaN功能层提供支撑，

氮化物牺牲层，位于该GaN基层和GaN功能层之间，所述氮化物牺牲层用以通过电化学腐蚀工艺被腐蚀去除，从而使得所述GaN基层与所述GaN功能层相互分离，且该GaN基层在分离之后，能再次用在下一个所述多层GaN衬底中，

所述GaN基层、GaN功能层和氮化物牺牲层通过掺杂不同种类和/或浓度的杂质，使得所述氮化物牺牲层的电阻率与所述GaN基层和GaN功能层之间相差至少1个数量级，所述氮化物牺牲层的掺杂杂质为硅或锗，该氮化物牺牲层的电阻率至少小于0.01Ω*cm，其电阻率的均匀性不大于5%，

其中，所述GaN功能层上设有开窗，所述开窗设置于所述GaN功能层的中心处，所述开窗内设有金属电极，所述金属电极欧姆接触在所述氮化物牺牲层上，当所述氮化物牺牲层在所述电化学腐蚀工艺中被去除时，所述金属电极上被施加电压，以使得所述氮化物牺牲层内获得电化学腐蚀所需的电流。

2.根据权利要求1所述的可分离的多层GaN衬底，其特征在于：所述GaN基层厚度不小于200µm，位错密度不大于1x10⁶cm^-2。

3.根据权利要求1所述的可分离的多层GaN衬底，其特征在于：所述GaN基层为非掺或铁掺GaN，该GaN基层的电阻率为大于0.1Ω*cm。

4.根据权利要求1所述的可分离的多层GaN衬底，其特征在于：所述GaN功能层的掺杂杂质为镁、铁、锰中的一种或者是非掺、铁掺掺杂层与硅或锗掺杂层的组合结构层，与氮化物牺牲层直接接触的GaN功能层的电阻率至少大于0.1Ω*cm。

5. 根据权利要求1所述的可分离的多层GaN衬底，其特征在于：所述GaN功能层上设有半导体芯片阵列，所述开窗的开口大小与所述半导体芯片阵列中的单一半导体芯片尺寸相当。

6.一种如权利要求1-5任意一项所述的可分离的多层GaN衬底的制作方法，其特征在于：包括步骤

提供一衬底，在所述衬底上制作GaN基层，并从所述衬底上剥离所述GaN基层；

在所述GaN基层上制作氮化物牺牲层，对该氮化物牺牲层进行掺杂工艺，使该氮化物牺牲层的电阻率小于0.01Ω*cm，并且电阻率均匀性要求不大于5%；

在所述氮化物牺牲层的开窗位置制作掩膜，该掩膜的大小和形状与所述开窗相对应；

在所述氮化物牺牲层上制作GaN功能层，对该GaN功能层进行掺杂工艺，其中控制与氮化物牺牲层直接接触的GaN功能层电阻率大于0.1Ω*cm，且所述掩膜上方不生长功能层；

去除掩膜形成开窗，以露出位于下方的所述氮化物牺牲层；

在所述开窗内制作金属电极，使该金属电极与所述氮化物牺牲层形成欧姆接触。

7.根据权利要求6所述的可分离的多层GaN衬底的制作方法，其特征在于：所述GaN功能层的厚度不足以使所述GaN功能层作为自支撑衬底时，还包括在所述GaN功能层表面键合一支撑衬底，所述支撑衬底上设有一开口，该开口的大小和位置与所述开窗的位置和大小对应，从而形成所述开窗。

8.根据权利要求6所述的可分离的多层GaN衬底的制作方法，其特征在于：在剥离所述GaN基层的步骤之后，还包括对所述GaN基层进行外形加工，使其成为具有参考边、不小于50mm直径的圆。

9.根据权利要求6所述的可分离的多层GaN衬底的制作方法，其特征在于：在制作完所述GaN基层和所述GaN功能层后，还包括对所述GaN基层和所述GaN功能层分别进行平面研磨实现表面平坦化，并进行表面抛光，使其具有可以进一步外延生长的表面。