一种多孔薄膜的制作方法及多孔薄膜

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种多孔薄膜的制作方法及多孔薄膜。

背景技术

以氮化镓(GaN)及其合金为代表的第三代半导体材料是近十几年来在国际上倍受重视的新型半导体材料，它具有禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、介电常数小、导热性能好以及结构稳定等诸多优异性能，在光电子和微电子技术领域都具有巨大的应用前景。光电子领域中，由于III族氮化物的禁带宽度在0.7-6.2eV范围内连续可调，覆盖了从红光到紫外的波段，可制作绿色、蓝色乃至紫外波段发光器件以及白光照明。此外，最近兴起的紫外光LED在丝网印刷、聚合物固化、环境保护也显示了特殊的用途，极大的激发了研究人员的研究兴趣。氮化镓激光器在信息存储领域也大有作为，还能够应用在医疗诊断、海底探潜和通讯等各个方面。

当前，氮化镓一般异质外延于蓝宝石、碳化硅或硅衬底上。由于晶格失配和热失配，异质外延的氮化镓内部存在较大的应力，使得外延层翘曲，降低了外延层的晶体质量，并限制外延层的厚度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种多孔薄膜的制作方法及多孔薄膜，解决现有技术中异质外延的氮化镓内部存在较大的应力，使得外延层翘曲，降低了外延层的晶体质量，并限制外延层的厚度的问题。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种多孔薄膜的制作方法，包括：

提供一衬底；

在所述衬底上制作堆叠层，所述堆叠层由至少一组位错产生层和多孔目标层交错叠合而成，所述位错产生层中具有贯穿型位错；

在所述堆叠层上形成第一本征层；

进行腐蚀操作，获得多孔薄膜。

可选地，所述多孔目标层为n型氮化物层。

可选地，所述多孔目标层为n型GaN或InGaN，所述多孔目标层的载流子浓度大于5x10

可选地，衬底与所述堆叠层之间还具有第二本征层，所述第二本征层为GaN层，所述第二本征层的厚度为400～600nm。

可选地，所述衬底与所述第二本征层之间还具有缓冲层，所述缓冲层为低温GaN缓冲层或溅镀AlN层。

可选地，所述位错产生层为含Al氮化物层，所述位错产生层的Al含量大于0.2，所述位错产生层的生长温度低于1100℃，所述位错产生层的载流子浓度范围为10

可选地，所述第一本征层为GaN层，所述第一本征层的厚度大于10nm。

可选地，所述位错产生层和多孔目标层的厚度均为5～500nm；

所述堆叠层的总厚度为0.5～10μm。

可选地，所述进行腐蚀操作，包括：采用电化学腐蚀溶剂，进行腐蚀操作。

本发明还提供了一种多孔薄膜，所述多孔薄膜根据如上任一项所述的多孔薄膜的制作方法制成，包括：

堆叠层，所述堆叠层由至少一组位错产生层和多孔目标层交错叠合而成；

第一本征层，形成于所述堆叠层上；

其中，所述多孔目标层为多孔结构。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种多孔薄膜的制作方法及多孔薄膜，通过在多孔目标层的底部形成位错产生层，位错产生层中具有贯穿型位错，因此位错能够延伸至顶部，有利于电化学腐蚀时溶液的穿透作用，从而产生具有更高孔隙率和层数更少的多孔结构，工艺重复性更好更可控，此外还减小了晶圆翘曲度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种多孔薄膜的结构示意图；

图2为本发明提供的一种多孔薄膜中堆叠层与第一本征层的结合示意图。

上述图中：10、衬底；20、堆叠层；21、位错产生层；22、多孔目标层；30、第一本征层；40、第二本征层；50、缓冲层。

具体实施方式

为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请结合参考图1和图2，本发明提供了一种多孔薄膜的制作方法，包括：

S1、提供一衬底10。

可选地，衬底10为蓝宝石或碳化硅。

S2、在衬底10上制作堆叠层20，堆叠层20由至少一组位错产生层21和多孔目标层22交错叠合而成，位错产生层21中具有贯穿型位错。

其中，位错产生层21为含Al氮化物层，Al含量大于0.2，例如，Al含量为：Al

可以理解的是，在制作位错产生层21时，调控生长条件，比如降低生长温度，降低V/III比，降低生长气压等，得到具有贯穿型位错的位错产生层21。

此外，多孔目标层22为n型氮化物层；本实施例中，多孔目标层22为n型GaN或InGaN，多孔目标层22的载流子浓度大于5x10

可以理解的是，位错产生层21和多孔目标层22的堆叠顺序不限，无论是位错产生层21位于靠近衬底10的一侧，还是多孔目标层22位于靠近衬底10的一侧均可。

进一步地，位错产生层21与多孔目标层22的厚度一致，也可以不一致。

具体地，位错产生层21和多孔目标层22的厚度均为5～500nm；同时，无论位错产生层21和多孔目标层22的厚度为多大，或堆叠层20中包含多少组位错产生层21和多孔目标层22，均需满足堆叠层20的总厚度为0.5～10μm。

本实施例中，优选地，堆叠层20中包含三组位错产生层21和多孔目标层22，该组数下能够确保腐蚀效果，有利于确保薄膜质量。

S3、在堆叠层20上形成第一本征层30。

其中，第一本征层30为GaN层，第一本征层30的厚度大于10nm。

本实施例中，更具体地，该第一本征层30为i-GaN。

S4、进行腐蚀操作，获得多孔薄膜。

该步骤中，通过采用电化学腐蚀溶剂，如草酸，在直流偏压为6V的条件下腐蚀30min，以实现多孔目标层22中的空隙形成。

可以理解的是，本实施例能够形成GaN多孔模板，孔的存在部分释放了模板中的GaN层的应力。示例地，GaN多孔模板的结构为i-AlGaN/n-GaN SLs(SuperLattics)，孔形成于n-GaN层中，在电化学腐蚀形成多孔过程中，腐蚀液通过SLs中的贯穿型位错渗入到n-GaN层中，即贯穿型位错的密度决定了孔的密度。

本发明实施例中，通过在多孔目标层22的底部形成位错产生层21，位错产生层21中具有贯穿型位错，因此位错能够延伸至顶部，有利于电化学腐蚀时溶液的穿透作用，从而产生具有更高孔隙率和层数更少的多孔结构，工艺重复性更好更可控，此外还减小了晶圆翘曲度。

进一步地，基于前述实施例，本实施例中，衬底10与堆叠层20之间还具有第二本征层40，第二本征层40为GaN层，第二本征层40的厚度为400～600nm。

该第二本征层40用于提供一平坦平面，有利于制作堆叠层20。

此外，衬底10与第二本征层40之间还具有缓冲层50，缓冲层50为低温GaN缓冲层50或溅镀AlN层。

基于前述各个实施例，本实施例中还提供了一种多孔薄膜，多孔薄膜根据如上任一项的多孔薄膜的制作方法制成，包括：

堆叠层20，堆叠层20由至少一组位错产生层21和多孔目标层22交错叠合而成；

第一本征层30，形成于堆叠层20上；

其中，多孔目标层22为多孔结构。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。