一种图形化衬底及图形化衬底的加工方法技术

本发明专利技术涉及一种图形化衬底及图形化衬底的加工方法，所述图形化衬底上设置有多个凸起结构，多个凸起结构组成图形化阵列，每两个凸起结构之间的间隔区域上均设置有由若干层薄膜材料组成的功能覆盖层。一种图形化衬底的加工方法，包括以下步骤：利用光刻和刻蚀工艺在衬底上制作出由多个凸起结构组成的图形化阵列；利用薄膜、光刻、刻蚀工艺在每两个凸起结构之间的间隔区域制作由若干层薄膜材料组成的功能覆盖层。本发明专利技术功能覆盖层将阻止垂直方向的外延晶体生长，使得图形区域之间的侧向外延生长模式更加充分地发挥；由于功能覆盖层在衬底与外延层界面之间具备增强反射或透射的功能，因此，本发明专利技术能够提高外延材料的晶体质量和光电器件的出光效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涉及[￡0光电子器件的制造
，特别涉及。
技术介绍
碳化硅、氮化镓、氧化锌、金刚石等宽禁带半导体属于第三代半导体材料。目前，以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体产品正进入高速发展的阶段:器件种类不断丰富，性能不断提高，应用领域不断扩大，市场价值不断攀升。相比传统的硅、砷化物等半导体材料，在高温、高功率、高频率、抗辐射和高能量转换效率的应用场合，宽禁带半导体有着无可比拟的优势。这些应用场合包括半导体照明、高速铁路、新能源汽车、电力生产与输送、航空航天、雷达、通讯等等。使用宽禁带半导体制造器件，首先要选择合适的衬底晶片，如蓝宝石、硅、碳化硅等，然后再在这些衬底上进行宽禁带半导体材料的外延薄膜生长和器件加工，如业已产业化的氮化物、碳化硅外延薄膜生长及各式器件的设计、加工。 以氮化镓基[￡0器件的外延生长为例，可选择的衬底材料包括蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、氮化铝、砷化镓、尖晶石等。目前，蓝宝石衬底的选用比例较高，而且，尤其以图形化蓝宝石衬底$33)为主流。相比蓝宝石平衬底，采用图形化技术处理的衬底具有两个优点:第一，有利于氮化物侧向外延生长模式的形成，减少位错缺陷的产生，提高外延晶体质量。第二，形成界面反射层，提高光电器件的光线提取效率； 另外，在氮化物外延生长中可使用侧向外延(￡[0?技术来降低晶体缺陷。该方法是在平衬底上制作3102或313队薄膜材料的周期性带状结构来实现氮化物的横向生长。 如何提高图形衬底在宽禁带半导体外延生长方面的功能，并同时整合外延技术成为了一项重要的行业课题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够提高外延材料的晶体质量和光电器件的出光效率的图形化衬底及图形化衬底的加工方法。 本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下:一种图形化衬底，所述图形化衬底上设置有多个凸起结构，多个所述凸起结构组成图形化阵列，每两个所述凸起结构之间的间隔区域上均设置有由若干层薄膜材料组成的功能覆盖层。 本专利技术的有益效果是:本专利技术由于该覆盖层将阻止垂直方向的外延晶体生长，使得处于图形区域之间的侧向外延生长模式更加充分地发挥；同时，该薄膜层在衬底与外延层界面之间具备增强反射或透射的功能；因此，使用该图形衬底能够进一步提高外延材料的晶体质量和光电器件的出光效率。 在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。 所述凸起结构的形状为圆锥体、类圆锥体、正多棱锥、半球体、圆台体、球缺体、圆柱体、正多面体及任意不规则几何体中的一种或几种。 进一步，所述凸起结构的底面直径的尺寸范围是0.1微米至20微米；高度尺寸范围是0.1微米至20微米。 进一步，所述图形阵列的形状为正六边形阵列或矩形阵列，所述图形阵列的边长的尺寸范围是0.1微米至25微米。 进一步，所述功能覆盖层中薄膜材料的材质为二氧化硅、氮硅化物、氮硅氧化物、碳化硅氮化物Al1^GaxInyN'氧化物ZrvaMgaCK铬、钛、镍、钼、铑中的一种或多种，其中O ^ X, y ^ I,O ^ a ^ I。 进一步，所述功能覆盖层的总厚度为0.01微米至5微米。 进一步，一种图形化衬底的加工方法，包括以下步骤: 步骤1:利用光刻和刻蚀工艺在衬底上制作出由多个凸起结构组成的图形化阵列； 步骤2:利用薄膜、光刻、刻蚀工艺在每两个凸起结构之间的间隔区域制作由若干层薄膜材料组成的功能覆盖层。 进一步，所述步骤I具体为: 首先使用光刻方法在平衬底上制作多个所述凸起结构的掩膜，所述掩膜由光阻材料、二氧化硅材料或者氮硅化物材料制成； 然后利用干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺制作每个所述凸起结构的形状； 最后去除掩膜或反应副产物。 进一步，所述步骤2具体为:在每个凸起结构之间的间隔区域制作由若干层薄膜材料组成的功能覆盖层，而在每个凸起结构所在区域不设置功能覆盖层。 【附图说明】 图1为本专利技术功能覆盖层具有一层薄膜材料的截面示意图； 图2为本专利技术功能覆盖层具有两层薄膜材料的截面示意图； 图3为本专利技术实施例1及实施例2的一种图形化衬底的俯视示意图； 图4为本专利技术实施例1及实施例2的一种图形化衬底的截面示意图； 图5为本专利技术完成第一加工步骤的图形化衬底的截面示意图； 图6为本专利技术图形化衬底上生长一层二氧化硅薄膜时的截面示意图； 图7为本专利技术图形化衬底涂覆一层正性光刻胶涂层软烘后的截面示意图； 图8为本专利技术图形化衬底的凸起结构上方的光刻胶被去除掉后的截面示意图； 图9为本专利技术将图形化衬底刻蚀二氧化硅层后的截面示意图； 图10为本专利技术经过加工后的图形化衬底的截面示意图。 附图中，各标号所代表的部件列表如下: 101、凸起结构，102、功能覆盖层，103、图形化阵列，104、薄膜材料。 【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。 实施例1 —种图形化衬底，所述图形化衬底上设置有多个凸起结构101，多个所述凸起结构101组成图形化阵列103，每两个所述凸起结构101之间的间隔区域上均设置有由若干层薄膜材料104组成的功能覆盖层102。 所述图形化衬底的材质为蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、氮化铝、砷化镓、氧化锌、氧化镓、尖晶石、铝酸锂、镓酸锂、铌酸锂、硼化锆或硼化铪等材料中的任意一种。 所述凸起结构101的形状为圆锥体、类圆锥体、正多棱锥、半球体、圆台体、球缺体、圆柱体、正多面体及任意不规则几何体中的一种或几种。 所述凸起结构101的底面直径的尺寸范围是0.1微米至20微米；高度尺寸范围是0.1微米至20微米。 所述图形阵列103的形状为正六边形阵列或矩形阵列，所述图形阵列的边长的尺寸范围是0.1微米至25微米。 所述功能覆盖层102中薄膜材料104的材质为二氧化硅，氮硅化物，氮硅氧化物，碳化娃，氮化物六14-/^1110、其中0彡X，7彡1，氧化物其中，0 ^8^1铬、钛，镍、钼、铑中的一种或多种。具体选择哪一种材料或几种材料制作多层薄膜，或者各层薄膜的堆叠顺序等参数与衬底材料选择、外延工艺、器件结构的设计相关。例如，如果在使用蓝宝石衬底进行氮化镓基120器件结构(正装结构)的外延时，可以在制作完图形阵列后，在图形间的间隔区间制作二氧化硅薄膜。这样的薄膜既发挥了外延技术的优点，同时由于二氧化硅的折射率小于蓝宝石衬底的折射率而增大了有源区光子在外延层与薄膜层界面处的反射率，如此便增加了器件的出光效率。类似地，也可以在图形间隔区域先选择金属铬(0)、钛(11)、镍(附〉、钼铑(他)中一种或多种制作一层或多层反射膜，然后再制作一层二氧化硅薄膜。这样的两层或多层膜结构将加强有源区光子在界面处的反射。 所述功能覆盖层102的总厚度为0.01微米至5微米。 —种图形化衬底的加工方法，包括以下步骤: 步骤1:利用光刻和刻蚀工艺在衬底上制作出由多个凸起结构101组成的图形化阵列103 ； 所述步骤1具体为:首先，根据图形的周期性阵列和图形形态的尺寸规格制作相应的掩膜层。掩膜层可选择光阻材料，或者是通过电子蒸镀、磁控溅射或气相沉积制作的电介质或金属材料。然后，通过曝光和显影方法或者结合干法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图形化衬底，其特征在于：所述图形化衬底上设置有多个凸起结构(101)，多个所述凸起结构(101)组成图形化阵列(103)，每两个所述凸起结构(101)之间的间隔区域上均设置有由若干层薄膜材料(104)组成的功能覆盖层(102)。

【技术特征摘要】
1.一种图形化衬底，其特征在于:所述图形化衬底上设置有多个凸起结构(101)，多个所述凸起结构(101)组成图形化阵列(103)，每两个所述凸起结构(101)之间的间隔区域上均设置有由若干层薄膜材料(104)组成的功能覆盖层(102)。2.根据权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于:所述凸起结构(101)的形状为圆锥体、类圆锥体、正多棱锥、半球体、圆台体、球缺体、圆柱体、正多面体及任意不规则几何体中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于:所述凸起结构(101)的底面直径的尺寸范围是0.1微米至20微米；高度尺寸范围是0.1微米至20微米。4.根据权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于:所述图形阵列(103)的形状为正六边形阵列或矩形阵列，所述图形阵列的边长的尺寸范围是0.1微米至25微米。5.根据权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于:所述功能覆盖层(102)中薄膜材料(104)的材质为二氧化硅、氮硅化物、氮硅氧化物、碳化硅氮化物AlnyGaxIny^氧化物ZnwMgaO、铬、钛、镍、钼、铑中的一种或多种，其中O彡x...

【专利技术属性】
技术研发人员：马亮，胡兵，裴晓将，李金权，刘素娟，
申请(专利权)人：江苏鑫博电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32