[发明专利]无缺陷单晶薄层

说明书

技术领域

本发明涉及一种单晶薄层及其制造方法。

背景技术

氮化镓是一种具有纤锌矿型晶体结构(Wurtzitecrystalstructure)的化合物，并具有3.4eV的宽带隙。它在许多领域中具有重要的应用，例如光电子学、大功率和高频电子器件、固态器件、超大功率光伏器件等。独立籽晶/衬底氮化镓层的缺失代表氮化镓技术中的重大挑战。

发明内容

总的来说，III-V族半导体膜，例如氮化镓膜，可以是无位错单晶硅。III-V族半导体膜，例如氮化镓膜，可以具有10纳米和1微米之间的厚度，或例如10纳米和200纳米之间，或20纳米和50纳米之间，并可以通过表面辐照和化学蚀刻的组合来制备。

在一方面中，一种制备III-V族半导体膜的方法可以包括辐照包括III-V族半导体的衬底的表面，并在辐照的同时用含有蚀刻液的溶液接触该衬底的表面以在衬底上形成膜。

在一些实施例中，该III-V族半导体可以从砷化铟、磷化铟、砷化镓、磷化镓、锑化镓、氮化铝、锑化铟、砷化铝、磷化铝、锑化铝、砷化铟镓、磷砷化镓、磷砷化铟、磷砷化镓铟、砷化镓铝铟、氮化镓铟和氮化镓铝中选择。在一些实施例中，该III-V族半导体可以是氮化镓。

在一些实施例中，衬底可以包括蓝宝石上的硅掺杂、n掺杂、未掺杂(或未故意掺杂)、或者p掺杂的氮化镓。在一些实施例中，衬底可以包括块状氮化镓。在一些实施例中，衬底可以包括碳化硅上的氮化镓。在一些实施例中，衬底可以包括硅上的氮化镓。还可以使用含有氮化镓的其他种类的衬底。

在一些实施例中，蚀刻液可以包括氢氟酸和过氧化氢。在一些实施例中，蚀刻液可以包括氢氧化钾。在一些实施例中，衬底的表面可以包括多个位错。在一些实施例中，蚀刻液可以选择性地蚀刻该位错处。

在一些实施例中，衬底的表面可通过辐照源来辐照，其中该辐照源可以具有比该III-V族半导体的带隙宽度高的能量，或者比该半导体材料的带隙宽度低的波长。

在一些实施例中，衬底的表面可以通过紫外光源来辐照，其中该紫外光源的能量高于该III-V族半导体的带隙宽度。在一些实施例中，衬底的表面可以通过X射线辐照。在一些实施例中，衬底的表面可以通过伽马射线辐照。

辐照源在衬底表面上的辐照波长和辐照密度都会影响蚀刻工艺。在一些实施例中，该方法可以包括控制辐照源的强度。在一些实施例中，衬底的表面的一部分可以涂有电极。在一些实施例中，该电极的材料可以从钛、铂、银和金中选择。在一些实施例中，该方法可以包括施加电场于衬底的表面。在一些实施例中，该方法可以包括干燥该衬底。

在一些实施例中，该III-V族半导体膜的厚度可以在10纳米和1微米之间，例如在10纳米和200纳米之间，或者20纳米和50纳米之间。

在一些实施例中，该方法可以包括转移该III-V族半导体膜至第二衬底。

在另一方面中，该膜可以包括无位错的单晶III-V族半导体，其中该无位错的单晶III-V族半导体可以具有10纳米和1微米之间的厚度，例如在10纳米和200纳米之间，或者20纳米和50纳米之间。

在一些实施例中，该膜可以包括多个孔隙。在一些实施例中，该III-V族半导体可以是氮化镓。在一些实施例中，多个氮化镓引线可以通过该无位错单晶氮化镓突出。在一些实施例中，该膜可以包括在该无位错单晶氮化镓下面的多孔氮化镓层。

在另一方面中，一种结构可以包括衬底上的无位错单晶III-V族半导体，其中该衬底可以是聚合物衬底、铜衬底、硅衬底、玻璃衬底、碳化硅衬底、蓝宝石衬底、石英衬底、瓷衬底、磷化铟衬底、氮化镓衬底、砷化镓衬底、氧化铍衬底、氮化铝衬底、氧化铝衬底、塑料衬底、或陶瓷衬底。

在另一方面中，一种用于生长III-V族半导体的装置可以包括膜，其中该膜包括无位错单晶III-V族半导体，且该膜可以具有10纳米和1微米之间的厚度，例如在10纳米和200纳米之间，或者20纳米和50纳米之间。在转移该膜后，氮化镓、氮化铟镓、氮化铝、氧化锌、铟锡氧化物或其它材料可以过生长于该膜上，由此可以形成晶体管、调制器、发光二极管、激光二极管。

在一些实施例中，该III-V族半导体是氮化镓。

其它的方面、实施例和特征将通过下述说明、附图和权利要求变得更加明晰易懂。

附图说明

图1是示出了形成无位错氮化镓层于块状氮化镓衬底上的示意图。

图2示出了制造氮化镓层的典型的紫外辅助无电极蚀刻装置。