[发明专利]一种氮化物膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料领域，特别是涉及一种具有低位错密度的氮化物膜的制备方法。

背景技术

氮化物材料是制作光电子器件，尤其是蓝、绿光LED和LD的理想材料。这类光源在高密度光信息存储、高速激光打印、全彩动态高亮度光显示、固体照明光源、高亮度信号探测、通讯等方面有着广阔的应用前景和巨大的市场潜力。此外，氮化物半导体材料也是制作高温、高频、大功率器件的理想材料。GaN是氮化物材料的代表，是具有优异的宽带隙III-V族化合物半导体材料之一，是当前世界上先进的半导体材料之一。

由于氮化物材料与衬底之间的晶格失配与热膨胀系数相差比较大，在外延生长的氮化物膜中的应力较大，生长时在界面处产生裂纹，并且随着厚度的增加裂纹还会蔓延到表面，从而影响材料的性能。为减少生长的氮化物薄膜中的应力，人们采用了多孔状的半导体材料作为衬底生长氮化物薄膜，采用多孔状衬底不仅可以降低位错密度，而且还有助于适应异质外延的弹性应变，从而获得非常高质量的无裂纹氮化物外延膜。

由于合适衬底的缺乏，难以实现较低的的缺陷密度以及较小的应力，限制了其在光电子器件和功率器件中的进一步应用。因此，高质量氮化物衬底的研制是目前氮化物研究中的一大热点。在众多的衬底材料中，选择既适合生长氮化物膜，又适合于做衬底的，通常采用蓝宝石、GaAs、Si和SiC等。但是，它们与氮化物材料的晶格常数差异较大，晶格失配和热失配较大，因此在外延的氮化物材料中存在较大的应力和较高的位错密度，造成氮化物生长膜中产生多达10⁸-10¹¹cm^-2的缺陷。

为了解决这个问题，人们已经采用了一些方法来降低生长过程中的氮化物膜中的位错，提高氮化物膜的质量，其中包括横向外延过生长(ELOG，Epitaxyof Lateral Over-growth)技术；日立公司采用的VAS(Void-Assisted Separation)技术，即在沉积有氮化镓的基板上沉积钛膜，然后使得钛膜氮化形成具有微观孔隙的TiN薄膜，这层薄膜由多元性和微观孔隙来解决晶格之间的失配问题，从而使得缺陷密度降低到5×10⁶cm^-2，并有效实现了剥离。然而，此方法可普及性较差，不易实现，仍然有一系列关于GaN晶体和衬底晶格之间的失配问题并非完全消除。还有发明者设计了在砷化镓衬底上通过ELO使氮化镓生长，将掩膜材料附加在砷化镓衬底上，利用光刻技术设置条纹状或点状窗，然后进行生长，最后将砷化镓衬底刻蚀掉的制作氮化物衬底的方法，但是在设置条纹状窗的情况下，有容易发生弯曲的缺点；此外还有很多方法需要采用光刻等工艺，过程复杂且成本较高。

发明内容

本发明提供一种具有低位错密度的氮化物膜的制备方法，用以解决现有技术中存在制备氮化物膜不易实现、过程复杂、成本高的问题。

为达上述发明目的，本发明提供一种氮化物膜的制备方法，所述方法包括以下步骤：

在异质衬底上沉积氮化物薄膜；

对氮化物薄膜上进行镀金属，得到金属薄膜；

对金属薄膜进行氮化，得到具有孔隙的金属薄膜；

通入氯化氢气体，对氮化物薄膜的表面进行腐蚀，得到网状的凹槽及孔隙后，停止氯化氢气体的通入；

对具有孔隙的金属薄膜进行腐蚀，腐蚀掉具有孔隙的金属薄膜后，对带有网状凹槽氮化物及空隙氮化物的异质衬底进行清洗，清洗结束后拿回反应炉中进行氮化物膜的生长，得到氮化物膜。

其中，沉积的氮化物薄膜材料为：GaN、AlN或InN。

其中，在异质衬底上沉积的所述氮化物薄膜厚度为2μm-50μm。

其中，所述镀金属的材料为Ti或W。

其中，所述镀金属的方法采用磁控溅射法。

其中，对具有孔隙的金属薄膜进行腐蚀的腐蚀液为：王水、硝酸、氢氟酸或苛性碱。

其中，对具有孔隙的金属薄膜进行腐蚀的腐蚀液为：硝酸和氢氟酸的混合液。

其中，对具有孔隙的金属薄膜进行腐蚀的腐蚀液为：氢氟酸和高锰酸钾的混合液。

其中，所述凹槽的深度大于等于2μm。

其中，依次使用三氯乙烯、丙酮、乙醇对带有网状凹槽氮化物的异质衬底进行清洗。

本发明有益效果如下：