【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造，尤其涉及一种高深度微结构图形化半导体衬底及其制备方法。
技术介绍
1、蓝宝石(sapphire)具有优异的物理和化学性质。在工业和科技领域中，蓝宝石的应用非常广泛，尤其是在图形化蓝宝石衬底方面，其应用背景更是引人注目。图形化蓝宝石衬底是指将蓝宝石材料制备成块状或薄膜并进行加工处理，以用作光电器件、半导体器件和显示器件等的基底材料。
2、首先，图形化蓝宝石衬底在光电器件领域具有重要应用。蓝宝石具有良好的透明度和光学特性，能够实现高效的光传输和光发射。因此，它被广泛用于激光器、led(发光二极管)和光传感器等器件中。蓝宝石衬底可以提供优异的热稳定性和机械强度，使得器件能够在高温环境下工作，并且能够长时间保持良好的性能。
3、其次，图形化蓝宝石衬底在半导体器件领域也扮演着重要角色。半导体材料通常需要一个稳定的基底来支撑和提供晶格匹配，以确保器件的性能和可靠性。蓝宝石的晶格结构与一些半导体材料(如氮化镓)具有较好的匹配度，能够提供优异的晶体生长平台。这些特性使得图形化蓝宝石衬底成为制备高品质、高性能半导体器件的理想选择，例如高功率电子器件、射频器件和功率集成电路等。
4、此外，图形化蓝宝石衬底在显示器件领域也有广泛应用。随着可穿戴设备、智能手机和平板电脑等电子产品的快速发展，对显示器件的需求也越来越大。蓝宝石衬底可以用于制备高清晰度、高亮度和高稳定性的显示器件，如液晶显示屏和有机发光二极管(oled)显示屏等。蓝宝石的硬度和耐磨性也使得显示器件更加耐久和可靠。
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6、随着微纳米加工技术的不断发展，图形化蓝宝石衬底制备工艺在微电子、光电子和生物医学等领域中得到了广泛应用。在微纳加工领域，基于硅衬底的材料特性，其是易于刻蚀实现高深度的微结构图形。但蓝宝石材料由于具备硬度高、耐刻蚀性强等特性，其实现高深度微结构图形化刻蚀仍然是一个具有挑战性的问题，在以往的方法中，需要达到高深度，首先需要掩膜图形是更高深度的，但在光刻后，由于曝光量控制问题，胶柱会内缩甚至侧翻，因此实现高深度的图形是很难的；其次，制备了高深度的掩膜图形后，在刻蚀过程中，由于光刻胶与蓝宝石的刻蚀速率差异(如光刻胶的刻蚀速率5nm/s，蓝宝石的刻蚀速率1nm/s)，也无法实现高深度图形。
技术实现思路
1、鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种高深度微结构图形化半导体衬底及其制备方法，用以解决现有半导体衬底很难实现高深度微结构图形化的问题。
2、一方面，本专利技术提供了一种高深度微结构图形化半导体衬底的制备方法，包括以下步骤：
3、s100：获取图形化半导体衬底；
4、s200：采用物理气相沉积方法在图形化半导体衬底上进行差异性沉积，以备在图形化半导体衬底表面形成厚度不均的薄膜，所述图形化半导体衬底距离靶材越近的位置在其上形成的薄膜厚度越大，且薄膜的厚度差可控；
5、s300：对所述薄膜进行刻蚀，使图形化半导体衬底的c面漏出，而图形化半导体衬底的凸起仍有薄膜覆盖；
6、s400：步骤s300处理后得到的图形化半导体衬底进行选择性刻蚀，所述选择性刻蚀被配置为只能够对半导体衬底进行刻蚀而无法刻蚀薄膜，以备将半导体衬底上的图形刻蚀至所需高度和形状；
7、s500：去除半导体衬底上的薄膜，获得高深度微结构图形化半导体衬底。
8、进一步地，所述差异性沉积包括：
9、s201：选取靶材，设定溅射条件；
10、s202：对靶材表面进行改性；
11、通入靶材改性气体对靶材表面进行改性，以备定向改变溅射产物的溅射角，增加溅射产物在图形侧壁的生长比例，减少c面沉积比例；
12、s203：进行溅射；
13、通入沉积前体改性气体对沉积前体进行改性，完成溅射，以备调整沉积前体的粘附性，使得溅射产物更多的生长在图形化半导体衬底的凸起，在图形化半导体衬底表面上敷设所述薄膜；
14、s204：固化薄膜；
15、溅射完成后，将腔室内的压力和温度调至预设压力和预设温度，并通入固化改性气体静止预设时长，以备所述薄膜表面状态饱和，避免薄膜厚度均匀化。
16、进一步地，所述步骤s201中，
17、根据溅射角调整范围和溅射后产物的粘附性选取靶材；
18、通过对溅射条件的限定，控制溅射目标原子的扩散能力。
19、进一步地，所述步骤s202中，通过对靶材表面进行改性定向增大溅射产物的溅射角；
20、溅射开始前，使用1500～2500w溅射功率，在腔室压力为1×10-6～1×10-8torr状态下，通入靶材改性气体，对靶材表面进行改性。
21、进一步地，在对靶材表面进行改性前，进行预溅射，以备净化靶材表面状态。
22、进一步地，所述步骤s300中，根据薄膜选择与所述薄膜相配合的第一刻蚀气体；
23、使用600～800w的上射频及100～200w的下射频概率对薄膜进行刻蚀。
24、进一步地，所述步骤s300中，根据薄膜和衬底特性选择第二刻蚀气体，所述第二刻蚀气体只刻蚀衬底而不刻蚀薄膜；
25、将第二刻蚀气体流量控制在80～100sccm，同时srf控制在1200～1400w，brf控制在200～800w，对半导体衬底进行刻蚀。
26、进一步地，通过控制刻蚀功率的范围能够控制横纵向刻蚀速率的差异；
27、当brf控制在200～400w，横向刻蚀速率小于纵向刻蚀速率；
28、当brf控制在400～600w，横向刻蚀速率与纵向刻蚀速率大致相同；
29、当brf控制在600-800w，横向刻蚀速率大于纵向刻蚀速率。
30、进一步地，所述图形化半导体衬底为图形化蓝宝石衬底；
31、所述制备方法包括以下步骤：
32、s100：获取图形化蓝宝石衬底；
33、s200：通过磁控溅射pvd，对所述图形化蓝宝石衬底进行差异性沉积，所述差异性沉积包括以下步骤：
34、s201：铜靶作为靶材，溅射条件：溅射功率为2500w，溅射压力为1×10-6～1×10-8torr，靶间距限定为57000μm；
35、对靶材表面进行净化：溅射条件设定后，pvd挡板移至晶片上方，通入100sccm氩气，对靶材进行预溅射，进行净化靶材表面状态；
36、s202：对靶材表面进行改性
37、使用2500w溅射功率，在腔室超压力在1×10-6～1×10-8torr状态下，通入氮气对靶材表面进行改性，在靶材表面形成一层铜氮化合物，进而定向改变溅射产物的溅射角；
38、s203：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高深度微结构图形化半导体衬底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述差异性沉积包括：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S201中，
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S202中，通过对靶材表面进行改性定向增大溅射产物的溅射角；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在对靶材表面进行改性前，进行预溅射，以备净化靶材表面状态。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S300中，根据薄膜选择与所述薄膜相配合的第一刻蚀气体；
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S300中，根据薄膜和衬底特性选择第二刻蚀气体，所述第二刻蚀气体只刻蚀衬底而不刻蚀薄膜；
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，通过控制刻蚀功率的范围能够控制横纵向刻蚀速率的差异；
9.根据权利要求1至8任一所述的制备方法，其特征在于，所述图形化半导体衬底为图形化蓝宝石衬底；
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【技术特征摘要】
1.一种高深度微结构图形化半导体衬底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述差异性沉积包括：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s201中，
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s202中，通过对靶材表面进行改性定向增大溅射产物的溅射角；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在对靶材表面进行改性前，进行预溅射，以备净化靶材表面状态。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢建航，王子荣，曾广艺，王农华，
申请(专利权)人：广东中图半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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