[發(fā)明專利]一種用于提高GaN膜質(zhì)量的藍(lán)寶石圖形襯底及制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210190964.8
• 申請日: 2012-06-12
• 公開（公告）號: CN102703974A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁紅偉;楊德超;俞振南;夏曉川;申人升;杜國同
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué);浙江水晶光電科技股份有限公司
• 主分類號: C30B25/18
• 分類號: C30B25/18;C30B29/40
• 代理公司: 大連星海專利事務(wù)所 21208
• 代理人: 徐淑東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種用于提高GaN?膜質(zhì)量的藍(lán)寶石圖形襯底及制備方法。

背景技術(shù)

目前，GaN薄膜多采用異質(zhì)襯底外延生長，如藍(lán)寶石、碳化硅及硅等襯底。藍(lán)寶石目前是最廣泛應(yīng)用的襯底材料，但是由于其晶格與GaN失配較大，因此在其上生長的GaN薄膜質(zhì)量較差。為了提高GaN的結(jié)晶質(zhì)量，人們將藍(lán)寶石襯底制備圖形化，可以大幅提高GaN的結(jié)晶質(zhì)量。目前，針對圖形化襯底已經(jīng)有各種圖形，包括圓錐形、圓臺形、三角錐形、三棱臺形等。但是，這些藍(lán)寶石圖形設(shè)計(jì)大多沒有考慮到露出圖形的晶面對GaN膜質(zhì)量的影響。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有MOCVD技術(shù)在藍(lán)寶石襯底上制備GaN膜存在的質(zhì)量較差的問題，本發(fā)明提供一種用于提高GaN?薄膜質(zhì)量的藍(lán)寶石圖形襯底及制備方法。

采用的技術(shù)方案：提供了一種用于提高GaN膜質(zhì)量的藍(lán)寶石圖形襯底，其形成于藍(lán)寶石襯底上，表面為規(guī)則排列的若干三棱錐2或三棱臺3，其周期性排布；三棱錐2或三棱臺3的底面為等邊三角形，三個(gè)側(cè)面由藍(lán)寶石[1????????????????????????????????????????????????05]面4構(gòu)成。

其中，所述三棱錐2或三棱臺3的高度在3um以下，且三棱錐2或三棱臺3的底面邊長在0.01um到20um之間。

其中，所述由三棱錐2組成的襯底圖形有高低和大小的變化，即在同一襯底上可以有若干高低不同、大小不同的三棱錐2，且有排布方式的變化。

其中，所述由三棱臺3組成的襯底圖形有高低和大小的變化，即在同一襯底上可以有若干高低不同、大小不同的三棱臺3，且有排布方式的變化。

一種用于提高GaN膜質(zhì)量的藍(lán)寶石圖形襯底的制備方法，包括以下步驟：

步驟A:?利用光刻膠在c面藍(lán)寶石襯底1上制備三角形光刻膠圖形，且三角形光刻膠圖形的一條底邊在襯底平面內(nèi)的垂直方向與藍(lán)寶石襯底[110]平邊5呈30度角；

步驟B:?采用刻蝕方法將三角形光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上，三棱錐2或三棱臺3的一條底邊在藍(lán)寶石襯底平面內(nèi)的垂直方向與藍(lán)寶石襯底的（110）平邊5呈30度角，同時(shí)在藍(lán)寶石襯底上進(jìn)行周期性排布；

由于藍(lán)寶石晶體各晶面的幾何關(guān)系的限制，當(dāng)三棱錐2在垂直于藍(lán)寶石底面的高度確定后，三棱錐2的形狀也就確定下來；

其中，由于藍(lán)寶石晶體各晶面的幾何關(guān)系的限制，當(dāng)三棱臺3的上臺面邊長及在垂直于藍(lán)寶石底面的高度確定后，三棱臺3的形狀也就確定下來；

其中，三棱錐2或三棱臺3在垂直于c面藍(lán)寶石襯底1的方向的高度在3um以下；

步驟C：通過刻蝕方法，在藍(lán)寶石襯底上形成側(cè)面為[105]面的三棱錐2或三棱臺3。

其中，所述刻蝕方法包括：ICP干法刻蝕技術(shù)、濕法刻蝕技術(shù)及干濕混合刻蝕技術(shù)。

有益效果：本發(fā)明通過在藍(lán)寶石襯底上制備多個(gè)規(guī)則排列的藍(lán)寶石[105]晶面暴露的三棱錐或三棱臺，能夠有效地降低其上生長的GaN薄膜內(nèi)由應(yīng)力引起的缺陷的密度，提高了GaN膜的生長質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中三棱錐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中三棱錐在c面藍(lán)寶石襯底上的定位及一種排列示意圖。

圖3為本發(fā)明中三棱臺的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明中三棱臺在c面藍(lán)寶石襯底上的定位及一種排列示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

附圖標(biāo)識：1-c面藍(lán)寶石襯底，2-三棱錐，3-三棱臺，4-藍(lán)寶石[105]面，5-藍(lán)寶石襯底[110]平邊。

本發(fā)明一種用于提高GaN膜質(zhì)量的藍(lán)寶石圖形襯底，其形成于藍(lán)寶石襯底上，表面為規(guī)則排列的若干三棱錐2或三棱臺3，其周期性排布；三棱錐2或三棱臺3的底面為等邊三角形，三個(gè)側(cè)面由藍(lán)寶石[105]面4構(gòu)成。

所述三棱錐2或三棱臺3的高度在3um以下，且三棱錐2或三棱臺3的底面邊長在0.01um到20um之間。

所述由三棱錐2組成的襯底圖形有高低和大小的變化，即在同一襯底上可以有若干高低不同、大小不同的三棱錐2，且有排布方式的變化。

所述由三棱臺3組成的襯底圖形有高低和大小的變化，即在同一襯底上可以有若干高低不同、大小不同的三棱臺3，且有排布方式的變化。

一種用于提高GaN膜質(zhì)量的藍(lán)寶石圖形襯底，可采用光刻與等離子刻蝕、或濕法刻蝕相結(jié)合的方法來制備；