[发明专利]一种图形化衬底及其制备方法

说明书

本发明提供了一种图形化衬底的制备方法，属于半导体材料外延生长技术领域，包括以下步骤：S1：在异质衬底上外延生长AlGaN材料层；S2：以惰性气体或还原性气体作为保护气体热处理所述AlGaN材料层，获得图形化衬底；其中，控制热处理的温度为1200℃‑1700℃，时间小于10h。本发明还提供了一种采用上述图形化衬底的制备方法制备的图形化衬底。本发明的图形化衬底的制备方法，流程简单、图形尺寸容易控制、无需刻蚀工艺、掩膜工艺等复杂工艺的图形化衬底制备方法，可以大大节省时间以及经济成本，且制备的图形化衬底具有较高质量。

技术领域

本发明涉及半导体材料外延生长技术领域，具体涉及一种图形化衬底及其制备方法。

背景技术

AlGaN基材料在光电子、电力电子、传感、声表面波器件制备方面具有广阔的应用前景。然而，目前制约AlGaN基材料质量的根本原因之一是AlGaN材料的质量难以提升，这主要是由于基于目前的技术，难以制备大尺寸AlGaN基材料同质衬底，而在异质衬底上进行AlGaN基材料外延生长，则会由于大失配产生大量位错，造成器件漏电流增大、载流子迁移率降低等不良影响。而利用图形化衬底是降低在异质衬底上外延材料应力以及位错密度的有效方式。

传统的图形化衬底制备流程中，都需要复杂的操作流程，例如光刻、刻蚀、纳米压印、掩膜旋涂等流程。在耗费大量时间、人力以及经济成本同时，还会引入大量污染物，不利于图形化衬底大批量的制备与应用。

为解决上述问题，急需研究一种流程简单、不需要光刻、刻蚀、掩膜等复杂工艺的图形化衬底制备方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种流程简单、图形尺寸容易控制、无需刻蚀工艺、掩膜工艺等复杂工艺的图形化衬底制备方法，可以大大节省时间以及经济成本，且制备的图形化衬底具有较高质量。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明提供了一种图形化衬底的制备方法，包括以下步骤：

S1：在异质衬底上外延生长AlGaN材料层；

S2：以惰性气体或还原性气体作为保护气体热处理所述AlGaN材料层，获得图形化衬底；其中，控制热处理的温度为1200℃-1700℃，时间小于10h。

进一步地，控制所述AlGaN材料层的厚度大于50nm。

进一步地，所述AlGaN材料层的Al组分可设计调控进而调控图形化衬底的尺寸；在相同热处理温度、时间下，所述AlGaN材料层中Al组分越大，则制备的图形凹洞尺寸越小。

进一步地，所述步骤S2中通过设计调控热处理的温度或时间进而调控图形化衬底的尺寸；

在所述AlGaN材料层Al组分一定的情况下，控制热处理时间一定，热处理温度越高，图形化衬底的图形径向尺寸越大；控制热处理温度一定，热处理时间越长，图形化衬底的图形径向尺寸越大。

进一步地，所述步骤S1中外延生长AlGaN材料层的方法为缓冲层法、插入层法、生长源中断法中的任意一种；所述步骤S1中外延生长AlGaN材料层采用的设备包括金属有机物化学气相沉积设备、分子束外延设备、物理气相沉积设备中的任意一种；

所述缓冲法中，在所述异质衬底与所述AlGaN材料层之间的缓冲层为AlN缓冲层或GaN缓冲层。

进一步地，所述保护气体为氮气、氩气或氨气中的任意一种。

进一步地，所述异质衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底中的任意一种。

本发明还提供了一种采用上述图形化衬底的制备方法制备的图形化衬底。

本发明的图形化衬底的制备方法，具有如下有益效果：