CN108023002A - 一种图形化衬底及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种图形化衬底及其制作方法，所述图形化衬底，包括衬底，所述衬底的顶面开设有若干沟槽，从而形成沟槽之间的生长平台，在所述沟槽内沉积有生长抑制层。本发明通过在沟槽内沉积生长抑制层，可以确保半导体材料尽量少地沉积到沟槽内，多在生长平台顶部成核并横向生长，在生长平台顶部设置成核层可更有利于半导体材料的选择性形核生长，由此带来的好处是进一步减少了半导体材料在沟槽内的沉积，防止沟槽被阻塞，从而有利于化学剥离时剥离液流入沟槽内，利于半导体材料的化学剥离。
Description
技术领域
本发明属于半导体领域，尤其涉及一种图形化衬底及其制作方法。
背景技术
垂直结构是发光二极管结构中的一种，目前制备该类二极管时，化学剥离是实现垂直结构芯片与基板分离的方式之一。在化学剥离的工艺中，通常需要在外延层与基板之间形成一空腔结构，使化学剥离蚀刻液能够通过空腔构成的通道流入内部，移除牺牲层，实现外延层与基板分离。
在专利CN102569551B《具有蚀刻停止层的磊晶结构及其制造方法》中，采用图案化SiO2作为牺牲层，然后在未受该图案化牺牲层遮盖的基板上生长暂停磊晶层。通过含氟化学溶液移除该图案化SiO2牺牲层，形成空腔，再通入蚀刻液移除暂时磊晶层。该专利在实际操作中，含氟化学溶液移除SiO2牺牲层的过程会由于含氟化学溶液在图形内部浓度的逐步降低而造成移除速度逐步减慢并最终停止，难以实现SiO2牺牲层的完全移除和形成底部贯通空腔。
在文献《Chemical Lift-Off Process for Blue Light-Emitting Diodes》(Applied Physics Express 3(2010)092101)中，在c面蓝宝石衬底<11-20>方向沉积SiO2条形掩膜，采用H2SO4:H3PO4＝3:1的混合溶液蚀刻得到非对称的沟槽衬底，在图形顶部进行外延生长得到具有空腔的外延结构，然后通过该空腔通入化学剥离蚀刻液实现GaN外延层与衬底的化学剥离。该文献提供了一种条形空腔的形成方法，但是该方法在实际外延生长过程中，由于杂质存在仍可能引起衬底沟槽图形内部的填充，造成沟槽通道的阻塞，不利于化学剥离蚀刻液的流通。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种图形化衬底及其制作方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种图形化衬底，包括衬底，其特征在于，所述衬底的顶面开设有若干沟槽，从而形成沟槽之间的生长平台，在所述沟槽内沉积有生长抑制层。
进一步，所述若干沟槽平行或相交设置。
再进一步，所述沟槽的横截面呈V字形，所述生长抑制层沉积在沟槽的侧壁。
再进一步，所述沟槽的横截面呈上宽下窄的梯形，所述所述生长抑制层沉积在沟槽的底壁和侧壁。
再进一步，所述沟槽的横截面呈矩形，所述生长抑制层至少沉积在沟槽的底壁。
再再进一步，所述沟槽的横截面呈矩形，所述生长抑制层沉积在沟槽的底壁和侧壁。
进一步，所述生长平台的顶面沉积有成核层。
再进一步，所述成核层为AlN层或GaN层或AlGaN层。
进一步，所述衬底为蓝宝石衬底，所述生长抑制层为SiO2层或者Si3N4层。
一种所述图形化衬底的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)：在一衬底顶面旋涂一层第一光刻胶，利用一掩膜版图形化所述第一光刻胶，以第一光刻胶为掩膜刻蚀所述衬底形成若干沟槽，沟槽之间形成生长平台，除去生长平台顶面的第一光刻胶；
步骤2)：在步骤1)得到的衬底顶面沉积生长抑制层，所述生长抑制层沉积于沟槽内及所述生长平台的顶面上；
步骤3)：在衬底顶面旋涂一层第二光刻胶，所述第二光刻胶覆盖在所述沟槽内和所述生长平台顶面的生长抑制层上，利用所述掩膜版图形化所述第二光刻胶，露出所述生长平台顶面上的生长抑制层；
步骤4)：先以第二光刻胶为掩膜刻蚀掉所述生长平台顶面上的生长抑制层，再除去所述沟槽内的第二光刻胶，得到所述图形化衬底；
所述第一光刻胶和第二光刻胶，其中一个为负性光刻胶，另一个为正性光刻胶。
进一步，在进行步骤1)之前，所述衬底顶面事先沉积有成核层。
再进一步，所述成核层为AlN层或GaN层或AlGaN层。
进一步，所述衬底为蓝宝石衬底，所述生长抑制层为SiO2层或者Si3N4层。
进一步，所述第一光刻胶为负性光刻胶，第二光刻胶为正性光刻胶。
进一步，所述图形化衬底的制作方法，包括如下步骤：
步骤1)：在一蓝宝石衬底顶面旋涂一层第一光刻胶，利用一掩膜版图形化所述第一光刻胶，以第一光刻胶为掩膜刻蚀所述衬底形成若干沟槽，沟槽之间形成生长平台，除去生长平台顶面的第一光刻胶；
步骤2)：在步骤1)得到的衬底顶面沉积生长抑制层，所述生长抑制层沉积于沟槽内及所述生长平台的顶面上；所述生长抑制层为SiO2层或者Si3N4层；
步骤3)：在衬底顶面旋涂一层第二光刻胶，所述第二光刻胶覆盖在所述沟槽内和所述生长平台顶面的生长抑制层上，利用所述掩膜版图形化所述第二光刻胶，露出所述生长平台顶面上的生长抑制层；
步骤4)：先以第二光刻胶为掩膜，用氢氟酸溶液刻蚀掉所述生长平台顶面上的生长抑制层，再除去所述沟槽内的第二光刻胶，得到所述图形化衬底。
本发明通过在沟槽内沉积生长抑制层，可以确保半导体材料尽量少地沉积到沟槽内，多在生长平台顶部成核并横向生长，在生长平台顶部设置成核层可更有利于半导体材料的选择性形核生长，由此带来的好处是进一步减少了半导体材料在沟槽内的沉积，防止沟槽被阻塞，从而有利于化学剥离时剥离液流入沟槽内，利于半导体材料的化学剥离。
附图说明
图1是一种图形化衬底的侧视示意图。
附图标记：10-沟槽；11-生长抑制层；20-生长平台；21-成核层。
具体实施方式
如图1所示，一种图形化衬底，包括衬底，其特征在于，所述衬底的顶面开设有若干沟槽10，从而形成沟槽10之间的生长平台20，在所述沟槽10内沉积有生长抑制层11。所述沟槽10的横截面呈上宽下窄的梯形，所述所述生长抑制层11沉积在沟槽10的底壁和侧壁。
所述若干沟槽10平行或相交设置。
所述生长平台20的顶面沉积有成核层21。
所述成核层21为AlN层或GaN层或AlGaN层。
所述衬底为蓝宝石衬底，所述生长抑制层11为SiO2层或者Si3N4层。
当然，所述沟槽10的横截面也可以呈V字形，所述生长抑制层11沉积在沟槽10的侧壁；或所述沟槽10的横截面呈矩形，所述生长抑制层11至少沉积在沟槽10的底壁，特别的可以沉积在沟槽10的底壁和侧壁。
一种所述图形化衬底的制作方法，包括如下步骤：
步骤1)：在一蓝宝石衬底顶面旋涂一层负性光刻胶，利用一掩膜版图形化所述负性光刻胶，以负性光刻胶为掩膜刻蚀所述衬底形成若干沟槽10，沟槽10之间形成生长平台20，除去生长平台20顶面的负性光刻胶；
在进行步骤1)之前，所述蓝宝石衬底顶面事先沉积有成核层21。所述成核层21为AlN层；
步骤2)：在步骤1)得到的衬底顶面沉积生长抑制层11，所述生长抑制层11沉积于沟槽10内及所述生长平台20的顶面上；所述生长抑制层11为SiO2层；
步骤3)：在衬底顶面旋涂一层正性光刻胶，所述正性光刻胶覆盖在所述沟槽10内和所述生长平台20顶面的生长抑制层11上，利用所述掩膜版图形化所述正性光刻胶，露出所述生长平台20顶面上的生长抑制层11；
步骤4)：先以正性光刻胶为掩膜，用氢氟酸溶液刻蚀掉所述生长平台20顶面上的生长抑制层11，再除去所述沟槽10内的正性光刻胶，得到所述图形化衬底。
实施过程中，步骤3)与步骤1)中使用同一掩膜版，且步骤3)中的与步骤1)中的掩膜版位置及图案取向完全重合。
在本实施例中，采用SiO2做生长抑制层11，可以确保GaN不会在生长抑制层11进行生长，仅在成核层21区域进行外延生长。一方面，在蓝宝石衬底的沟槽10的侧壁和底壁沉积生长抑制层SiO2，可以确保GaN尽量少地沉积到沟槽10内，多在生长平台20顶部成核并横向生长；另一方面，在生长平台20顶部设置成核层21，如AlN层，可更有利于GaN的选择性形核生长，由此带来的好处是进一步减少了GaN在沟槽10内的沉积，防止沟槽10被阻塞，从而有利于化学剥离时剥离液流入沟槽10内，利于氮化镓材料的化学剥离。
Claims (10)
1.一种图形化衬底，包括衬底，其特征在于，所述衬底的顶面开设有若干沟槽，从而形成沟槽之间的生长平台，在所述沟槽内沉积有生长抑制层。
2.如权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，所述若干沟槽平行或相交设置。
3.如权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，所述生长平台的顶面沉积有成核层。
4.如权利要求3所述的图形化衬底，其特征在于，所述成核层为AlN层或GaN层或AlGaN层。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的图形化衬底，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底，所述生长抑制层为SiO2层或者Si3N4层。
6.一种权利要求1所述图形化衬底的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)：在一衬底顶面旋涂一层第一光刻胶，利用一掩膜版图形化所述第一光刻胶，以第一光刻胶为掩膜刻蚀所述衬底形成若干沟槽，沟槽之间形成生长平台，除去生长平台顶面的第一光刻胶；
步骤2)：在步骤1)得到的衬底顶面沉积生长抑制层，所述生长抑制层沉积于沟槽内及所述生长平台的顶面上；
步骤3)：在衬底顶面旋涂一层第二光刻胶，所述第二光刻胶覆盖在所述沟槽内和所述生长平台顶面的生长抑制层上，利用所述掩膜版图形化所述第二光刻胶，露出所述生长平台顶面上的生长抑制层；
步骤4)：先以第二光刻胶为掩膜刻蚀掉所述生长平台顶面上的生长抑制层，再除去所述沟槽内的第二光刻胶，得到所述图形化衬底；
所述第一光刻胶和第二光刻胶，其中一个为负性光刻胶，另一个为正性光刻胶。
7.如权利要求6所述的图形化衬底的制作方法，其特征在于，在进行步骤1)之前，所述衬底顶面事先沉积有成核层。
8.如权利要求7所述的图形化衬底的制作方法，其特征在于，所述成核层为AlN层或GaN层或AlGaN层。
9.如权利要求6中任意一项所述的图形化衬底的制作方法，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底，所述生长抑制层为SiO2层或者Si3N4层。
10.如权利要求6至9所述的图形化衬底的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)：在一蓝宝石衬底顶面旋涂一层第一光刻胶，利用一掩膜版图形化所述第一光刻胶，以第一光刻胶为掩膜刻蚀所述衬底形成若干沟槽，沟槽之间形成生长平台，除去生长平台顶面的第一光刻胶；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180511 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |