[发明专利]一种用于提高GaN膜质量的蓝宝石图形衬底及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料制备领域，特别涉及一种用于提高GaN 膜质量的蓝宝石图形衬底及制备方法。

背景技术

目前，GaN薄膜多采用异质衬底外延生长，如蓝宝石、碳化硅及硅等衬底。蓝宝石目前是最广泛应用的衬底材料，但是由于其晶格与GaN失配较大，因此在其上生长的GaN薄膜质量较差。为了提高GaN的结晶质量，人们将蓝宝石衬底制备图形化，可以大幅提高GaN的结晶质量。目前，针对图形化衬底已经有各种图形，包括圆锥形、圆台形、三角锥形、三棱台形等。但是，这些蓝宝石图形设计大多没有考虑到露出图形的晶面对GaN膜质量的影响。

发明内容

发明目的：为了解决现有MOCVD技术在蓝宝石衬底上制备GaN膜存在的质量较差的问题，本发明提供一种用于提高GaN 薄膜质量的蓝宝石图形衬底及制备方法。

采用的技术方案：提供了一种用于提高GaN膜质量的蓝宝石图形衬底，其形成于蓝宝石衬底上，表面为规则排列的若干三棱锥2或三棱台3，其周期性排布；三棱锥2或三棱台3的底面为等边三角形，三个侧面由蓝宝石[1                                                05]面4构成。

其中，所述三棱锥2或三棱台3的高度在3um以下，且三棱锥2或三棱台3的底面边长在0.01um到20um之间。

其中，所述由三棱锥2组成的衬底图形有高低和大小的变化，即在同一衬底上可以有若干高低不同、大小不同的三棱锥2，且有排布方式的变化。

其中，所述由三棱台3组成的衬底图形有高低和大小的变化，即在同一衬底上可以有若干高低不同、大小不同的三棱台3，且有排布方式的变化。

一种用于提高GaN膜质量的蓝宝石图形衬底的制备方法，包括以下步骤：

步骤A: 利用光刻胶在c面蓝宝石衬底1上制备三角形光刻胶图形，且三角形光刻胶图形的一条底边在衬底平面内的垂直方向与蓝宝石衬底[110]平边5呈30度角；

步骤B: 采用刻蚀方法将三角形光刻胶图形转移到蓝宝石衬底上，三棱锥2或三棱台3的一条底边在蓝宝石衬底平面内的垂直方向与蓝宝石衬底的（110）平边5呈30度角，同时在蓝宝石衬底上进行周期性排布；

由于蓝宝石晶体各晶面的几何关系的限制，当三棱锥2在垂直于蓝宝石底面的高度确定后，三棱锥2的形状也就确定下来；

其中，由于蓝宝石晶体各晶面的几何关系的限制，当三棱台3的上台面边长及在垂直于蓝宝石底面的高度确定后，三棱台3的形状也就确定下来；

其中，三棱锥2或三棱台3在垂直于c面蓝宝石衬底1的方向的高度在3um以下；

步骤C：通过刻蚀方法，在蓝宝石衬底上形成侧面为[105]面的三棱锥2或三棱台3。

其中，所述刻蚀方法包括：ICP干法刻蚀技术、湿法刻蚀技术及干湿混合刻蚀技术。

有益效果：本发明通过在蓝宝石衬底上制备多个规则排列的蓝宝石[105]晶面暴露的三棱锥或三棱台，能够有效地降低其上生长的GaN薄膜内由应力引起的缺陷的密度，提高了GaN膜的生长质量。

附图说明

图1为本发明中三棱锥的结构示意图。

图2为本发明中三棱锥在c面蓝宝石衬底上的定位及一种排列示意图。

图3为本发明中三棱台的结构示意图。

图4为本发明中三棱台在c面蓝宝石衬底上的定位及一种排列示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图标识：1-c面蓝宝石衬底，2-三棱锥，3-三棱台，4-蓝宝石[105]面，5-蓝宝石衬底[110]平边。

本发明一种用于提高GaN膜质量的蓝宝石图形衬底，其形成于蓝宝石衬底上，表面为规则排列的若干三棱锥2或三棱台3，其周期性排布；三棱锥2或三棱台3的底面为等边三角形，三个侧面由蓝宝石[105]面4构成。

所述三棱锥2或三棱台3的高度在3um以下，且三棱锥2或三棱台3的底面边长在0.01um到20um之间。

所述由三棱锥2组成的衬底图形有高低和大小的变化，即在同一衬底上可以有若干高低不同、大小不同的三棱锥2，且有排布方式的变化。

所述由三棱台3组成的衬底图形有高低和大小的变化，即在同一衬底上可以有若干高低不同、大小不同的三棱台3，且有排布方式的变化。

一种用于提高GaN膜质量的蓝宝石图形衬底，可采用光刻与等离子刻蚀、或湿法刻蚀相结合的方法来制备；