[發(fā)明專利]一種帶空腔的氮化銦復(fù)合襯底及其制備方法

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• 申請日: 2016-08-23
• 公開（公告）號: CN107768464A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董思言
• 申請（專利權(quán)）人: 董思言
• 主分類號: H01L31/0392
• 分類號: H01L31/0392;H01L31/18;H01L21/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造，特別涉及一種帶空腔的氮化銦復(fù)合襯底及其制備方法。

背景技術(shù)

氮化銦是在制備光電二極管等光電裝置以及太陽能電池等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。 由于異質(zhì)外延的限制，晶格失配與熱失配使得高質(zhì)量的氮化銦難以制備。異質(zhì)外延制備氮化銦薄膜的生長過程中應(yīng)力不斷積累，導(dǎo)致外延片彎曲甚至開裂。現(xiàn)有的生長氮化銦薄膜的方法緩解應(yīng)力效果有限，導(dǎo)致器件性能下降或者外延片翹曲嚴(yán)重甚至引起開裂。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種帶空腔的氮化銦復(fù)合襯底及其制備方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種帶空腔的氮化銦復(fù)合襯底，包括單晶硅襯底、氮化銦膜層，氮化銦膜層包括250~300nm的氮化銦緩沖層、2~4μm的氮化銦外延層和15~25μm的氮化銦厚膜層，氮化銦膜層形成有空腔。

本發(fā)明中氮化銦復(fù)合襯底的空腔使得該氮化銦復(fù)合襯底在作為后續(xù)晶體生長過程中作為應(yīng)力釋放層，同時(shí)，降低了晶體的位錯(cuò)密度，使其容易獲取低應(yīng)力、低缺陷密度的高質(zhì)量晶體。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種帶空腔的氮化銦復(fù)合襯底的制備方法，包括以下步驟：

S1：在單晶硅襯底上預(yù)生長氮化銦薄膜層，然后蒸鍍一層可與鹽酸反應(yīng)的金屬形成掩膜層；

S2：對S1中的樣品進(jìn)行退火，使掩膜層自組裝形成圖形化結(jié)構(gòu)而形成開口區(qū)域；

S3：采用刻蝕法去除掩膜層開口區(qū)域的氮化銦至距離單晶硅襯底100~150nm處，在氮化銦薄膜層中形成溝道，溝道的尺寸由掩膜層的圖形開口大小決定，溝道口形成于氮化銦薄膜層的表面；

S4：采用二氧化硅填充S3中的溝道；

S5：采用鹽酸腐蝕去除保留下的氮化銦表面上沉積的殘留的金屬以及金屬上的填充介質(zhì)；

S6：采用側(cè)向外延生長技術(shù)生長氮化銦厚膜層，覆蓋S5中得到的溝道被填充的氮化銦薄膜層的整個(gè)表面；

S7：采用腐蝕法去除填充在氮化銦薄膜層的溝道中的二氧化硅，原來被二氧化硅占據(jù)的位置成為空腔，形成帶空腔的復(fù)合襯底。

在一些實(shí)施方式中，步驟S1中，生長氮化銦薄膜層是采用等離子蒸發(fā)法先在100~150^oC低溫生長250~300nm的氮化銦緩沖層，再在1000~1010^oC高溫下生長2~4μm的氮化銦外延層。

在一些實(shí)施方式中，步驟S1中，掩膜層是采用磁控濺射法蒸鍍的20~30nm厚的鈷金屬層。

在一些實(shí)施方式中，步驟S2中，樣品退火采用以下工藝參數(shù)：150~200^oC下保溫30~40min，真空度為300~400Pa，通入流量為200~300sccm的氬氣。

在一些實(shí)施方式中，步驟S3中，刻蝕法為聚焦離子束刻蝕法，使得所形成的溝道為圓柱狀。

在一些實(shí)施方式中，步驟S4中，二氧化硅采用原子層沉積法沉積，厚度為3~4.5μm。

在一些實(shí)施方式中，步驟S7中，腐蝕法為采用氟化氫溶液腐蝕，去除溝道中的二氧化硅，使得原來被填充介質(zhì)占據(jù)的位置留下空腔。

本發(fā)明的制備方法為自組裝過程，過程簡單可控。在步驟S3中只是刻蝕至距離單晶硅襯底100~150nm處，這樣使得后來形成的空腔是完全處于氮化銦層內(nèi)部的，空腔不與硅沉底連通，使得帶空腔的氮化銦復(fù)合襯底的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種帶空腔的氮化銦復(fù)合襯底的制備方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

實(shí)施例1