[发明专利]一种制备隐形结构衬底的方法

说明书

技术领域

 本发明属于技术领域，具体涉及一种。本发明属于半导体制造领域，涉及半导体器件外延生长新型衬底结构的制备技术。

背景技术

由于常规衬底（ Si、蓝宝石等）与GaN外延层有不同的晶格失配和热膨胀系数，生长后在外延层会产生内应力。在某些领域，外延层中的应力场不同程度地影响或者制约着半导体器件的性能。例如，发光二极管（LED）、场效应管（TFT）等。异质外延的应力场成为半导体领域的困扰问题之一。目前，科学研究者通过不同的途径进行应力释放，也取得了突破性的进展，在某些领域实现了商业应用。然而，在某些领域由于存在异质外延的应力场而无法实现高性能的器件，从而无法应用。隐形结构衬底可能成为一种高效消除应力场的新型衬底，通过多种技术途径可以对普通衬底进行性质改变而形成隐形结构衬底。然而，隐形结构衬底还处于发展阶段，其结构还处于开发研究阶段，另外其制备的方法还处于探索过程中。如何高效地制备有利于GaN异质外延层应力释放的隐形结构衬底仍然是一个有待探索的问题。

发明内容

本发明的目地在于针对现有技术存在的不足，提供一种隐形结构衬底的制备技术，其结合传统的激光划片技术特征，发明一种新型高效地制备隐形结构衬底。本发明利用激光固有属性，结合聚焦装置，通过调节激光的能量，焦点等相关参数，在普通衬底上进行定点定位地性能处理和改善，从而形成一种新型的隐形结构衬底。隐形结构衬底的性能改善层包括材料材质物理化学等性能（晶格常数、晶相、杨氏模量、热膨胀系数）的变化以及形成空气隙镂空层等。

为达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种制备隐形结构衬底的方法，利用外延使用的隐形结构衬底制备技术，通过深度可控自由聚焦激光系统来改变不同深度的材料性质，达到特殊功能结构衬底的制备效果，利用激光技术，实现高效制备Si 、蓝宝石、SiC的III-V或者II-VI化合物隐形结构衬底，其特征在于，制备方法的步骤如下：

①、清洁好衬底备用；

②、激光发射器下面设置聚焦装置，激光发射器内设有能实现二维及三维可编程化图形移动的模块，聚焦装置设有聚焦深度可控模块，在聚焦装置设置普通衬底；

③、通过软件进行图像化设计，并控制激光发射器的激光束通过聚焦装置按照图像定位进行聚焦，使激光束改变普通衬底聚焦处的材料性质；

④、激光发射器设置设有步进系统，激光束平面移动通过X、Y坐标的步进系统来控制，步进系统的方式包括连续扫描、间接扫描，步进方向可调，聚焦装置通过Z轴来控制激光束在普通衬底上的位置，从而定点定位地改变普通衬底的相关性能；

⑤、激光源通过使用波长（100-2000nm）或调节功率（10mw-10w）的激光发射器实现激光能量的制备，聚焦层在衬底内部；

⑥、衬底材料性质改变获得包括密度、杨氏模量、晶格常数、晶相、化学键能、热膨胀系数、原子构成中的一种或多种组合，衬底材料性质参数改变与外延材料参数匹配；

⑦、通过衬底材料所处的气氛环境（氢气、氮气、氧气、氦气、空气），配合激光聚焦装置完成，得到隐形结构衬底成品。

在其中一些实施例中，所述步骤③激光束在普通衬底内部聚焦，进行单层性能改善，性能改变层经过激光处理后，各方面的性能发生了相应的改善，晶格常数、晶相、杨氏模量、热膨胀系数，在一定气氛下发生化学结构重组改变材料性质。

在其中一些实施例中，所述步骤③在普通衬底内部进行多层或者周期性地改善。

在其中一些实施例中，所述步骤③性能改善层通过激光聚焦高温方式使衬底内部结构重组或分解挥发形成空气隙镂空衬底层，最终形成性能等方面匹配的隐形结构衬底。

本发明通过深度可控自由聚焦激光系统来改变不同深度的材料性质，达到特殊功能结构衬底的制备效果，简化制备隐形结构衬底的工艺，提高加工效率，减少外延衬底加工的成本，实现高效改变普通衬底的物理化学等方面的性能。

附图说明

图1所示实施例的激光制备隐形结构衬底示意图。

图2所示实施例的激光制备隐形结构衬底实现途径。

图3 所示实施例的隐形结构衬底方案一。

图4所示实施例的隐形结构衬底方案二。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目地、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下通过实施例对本发明做进一步的阐述。