[發(fā)明專利]一種制備隱形結(jié)構(gòu)襯底的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210533750.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN102962588A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅睿宏;梁智文;張國義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東莞市中鎵半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號(hào): B23K26/14
• 分類號(hào): B23K26/14;B23K26/04;H01L21/02
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 譚一兵;王東亮

技術(shù)領(lǐng)域

?本發(fā)明屬于技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種。本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體器件外延生長新型襯底結(jié)構(gòu)的制備技術(shù)。

背景技術(shù)

由于常規(guī)襯底（?Si、藍(lán)寶石等）與GaN外延層有不同的晶格失配和熱膨脹系數(shù)，生長后在外延層會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。在某些領(lǐng)域，外延層中的應(yīng)力場不同程度地影響或者制約著半導(dǎo)體器件的性能。例如，發(fā)光二極管（LED）、場效應(yīng)管（TFT）等。異質(zhì)外延的應(yīng)力場成為半導(dǎo)體領(lǐng)域的困擾問題之一。目前，科學(xué)研究者通過不同的途徑進(jìn)行應(yīng)力釋放，也取得了突破性的進(jìn)展，在某些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了商業(yè)應(yīng)用。然而，在某些領(lǐng)域由于存在異質(zhì)外延的應(yīng)力場而無法實(shí)現(xiàn)高性能的器件，從而無法應(yīng)用。隱形結(jié)構(gòu)襯底可能成為一種高效消除應(yīng)力場的新型襯底，通過多種技術(shù)途徑可以對(duì)普通襯底進(jìn)行性質(zhì)改變而形成隱形結(jié)構(gòu)襯底。然而，隱形結(jié)構(gòu)襯底還處于發(fā)展階段，其結(jié)構(gòu)還處于開發(fā)研究階段，另外其制備的方法還處于探索過程中。如何高效地制備有利于GaN異質(zhì)外延層應(yīng)力釋放的隱形結(jié)構(gòu)襯底仍然是一個(gè)有待探索的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目地在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種隱形結(jié)構(gòu)襯底的制備技術(shù)，其結(jié)合傳統(tǒng)的激光劃片技術(shù)特征，發(fā)明一種新型高效地制備隱形結(jié)構(gòu)襯底。本發(fā)明利用激光固有屬性，結(jié)合聚焦裝置，通過調(diào)節(jié)激光的能量，焦點(diǎn)等相關(guān)參數(shù)，在普通襯底上進(jìn)行定點(diǎn)定位地性能處理和改善，從而形成一種新型的隱形結(jié)構(gòu)襯底。隱形結(jié)構(gòu)襯底的性能改善層包括材料材質(zhì)物理化學(xué)等性能（晶格常數(shù)、晶相、楊氏模量、熱膨脹系數(shù)）的變化以及形成空氣隙鏤空層等。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下方案：

一種制備隱形結(jié)構(gòu)襯底的方法，利用外延使用的隱形結(jié)構(gòu)襯底制備技術(shù)，通過深度可控自由聚焦激光系統(tǒng)來改變不同深度的材料性質(zhì)，達(dá)到特殊功能結(jié)構(gòu)襯底的制備效果，利用激光技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效制備Si?、藍(lán)寶石、SiC的III-V或者II-VI化合物隱形結(jié)構(gòu)襯底，其特征在于，制備方法的步驟如下：

①、清潔好襯底備用；

②、激光發(fā)射器下面設(shè)置聚焦裝置，激光發(fā)射器內(nèi)設(shè)有能實(shí)現(xiàn)二維及三維可編程化圖形移動(dòng)的模塊，聚焦裝置設(shè)有聚焦深度可控模塊，在聚焦裝置設(shè)置普通襯底；

③、通過軟件進(jìn)行圖像化設(shè)計(jì)，并控制激光發(fā)射器的激光束通過聚焦裝置按照?qǐng)D像定位進(jìn)行聚焦，使激光束改變普通襯底聚焦處的材料性質(zhì)；

④、激光發(fā)射器設(shè)置設(shè)有步進(jìn)系統(tǒng)，激光束平面移動(dòng)通過X、Y坐標(biāo)的步進(jìn)系統(tǒng)來控制，步進(jìn)系統(tǒng)的方式包括連續(xù)掃描、間接掃描，步進(jìn)方向可調(diào)，聚焦裝置通過Z軸來控制激光束在普通襯底上的位置，從而定點(diǎn)定位地改變普通襯底的相關(guān)性能；

⑤、激光源通過使用波長（100-2000nm）或調(diào)節(jié)功率（10mw-10w）的激光發(fā)射器實(shí)現(xiàn)激光能量的制備，聚焦層在襯底內(nèi)部；

⑥、襯底材料性質(zhì)改變獲得包括密度、楊氏模量、晶格常數(shù)、晶相、化學(xué)鍵能、熱膨脹系數(shù)、原子構(gòu)成中的一種或多種組合，襯底材料性質(zhì)參數(shù)改變與外延材料參數(shù)匹配；

⑦、通過襯底材料所處的氣氛環(huán)境（氫氣、氮?dú)狻⒀鯕狻⒑狻⒖諝猓浜霞す饩劢寡b置完成，得到隱形結(jié)構(gòu)襯底成品。

在其中一些實(shí)施例中，所述步驟③激光束在普通襯底內(nèi)部聚焦，進(jìn)行單層性能改善，性能改變層經(jīng)過激光處理后，各方面的性能發(fā)生了相應(yīng)的改善，晶格常數(shù)、晶相、楊氏模量、熱膨脹系數(shù)，在一定氣氛下發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)重組改變材料性質(zhì)。

在其中一些實(shí)施例中，所述步驟③在普通襯底內(nèi)部進(jìn)行多層或者周期性地改善。

在其中一些實(shí)施例中，所述步驟③性能改善層通過激光聚焦高溫方式使襯底內(nèi)部結(jié)構(gòu)重組或分解揮發(fā)形成空氣隙鏤空襯底層，最終形成性能等方面匹配的隱形結(jié)構(gòu)襯底。

本發(fā)明通過深度可控自由聚焦激光系統(tǒng)來改變不同深度的材料性質(zhì)，達(dá)到特殊功能結(jié)構(gòu)襯底的制備效果，簡化制備隱形結(jié)構(gòu)襯底的工藝，提高加工效率，減少外延襯底加工的成本，實(shí)現(xiàn)高效改變普通襯底的物理化學(xué)等方面的性能。

附圖說明

圖1所示實(shí)施例的激光制備隱形結(jié)構(gòu)襯底示意圖。

圖2所示實(shí)施例的激光制備隱形結(jié)構(gòu)襯底實(shí)現(xiàn)途徑。

圖3?所示實(shí)施例的隱形結(jié)構(gòu)襯底方案一。

圖4所示實(shí)施例的隱形結(jié)構(gòu)襯底方案二。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征、技術(shù)手段以及所達(dá)到的具體目地、功能，解析本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神，藉由以下通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述。