CN116469980A - 一种蓝宝石复合衬底及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种蓝宝石复合衬底及其制备方法和应用，蓝宝石复合衬底包括由蓝宝石衬底材料形成的具有平面结构的基底和设置在所述基底上的至少两个圆锥体，各个所述圆锥体相同，且所述圆锥体由二氧化硅材料形成，所述圆锥体的锥底与所述基底直接接触，所述圆锥体的高度与底径的比值为1：1.1‑1.9，该蓝宝石复合衬底具有体积最大化的二氧化硅材料形成的至少两个圆锥体、充分裸露的由蓝宝石衬底材料形成的具有平面结构的基底底面，其制备工艺简单，适用于工业化生产。

Description

一种蓝宝石复合衬底及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种蓝宝石复合衬底及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，在氮化镓(GaN)基光电子器件的制备过程中，广泛采用图形化蓝宝石衬底技术(Patterned Sapphire Substrate，PSS)提高光提取效率。PSS技术是先在蓝宝石衬底上镀制二氧化硅(SiO2)膜层并制作掩膜(一般采用光刻胶或压印胶)，再用光刻工艺将掩膜刻出图形，然后用等离子体对掩膜和SiO2膜层进行刻蚀，并去除掩膜。
GaN基光电子器件是在蓝宝石衬底上制备，而在图形化蓝宝石复合衬底上外延生长GaN材料存在位错密度。若衬底全区没有任何基面裸露，GaN原子在外延时无处沉积，便会产生位错密度。因此，蓝宝石原子裸露做外延生长基面是GaN外延生长的必要条件。
蓝宝石基面裸露的关键是对掩膜和SiO2膜层进行刻蚀。鉴于蓝宝石复合衬底全区刻蚀的不均匀性，为了保证对二氧化硅的刻蚀效果，等离子体常常会过刻蚀到蓝宝石衬底。由于刻蚀的不均匀性，导致在SiO2底部形成厚度不一的蓝宝石圆凸台(一般为200-300nm)，即刻蚀速率大的地方过刻多。
在复合衬底图形化圆锥形时，过刻的蓝宝石圆凸台高度越高，SiO2圆锥高度越低，入射光在过刻蓝宝石界面发生折射的概率越大，反射光减少，亮度降低。因此，蓝宝石过刻层会影响SiO2的光提取效率，且蓝宝石过刻的不均匀性会增加GaN外延生长层的晶格缺陷密度，进一步降低LED芯片良率。
CN111341894A提供了一种图形化蓝宝石复合衬底及其制备方法，衬底包括平片蓝宝石衬底和SiO2异质薄膜，该蓝宝石衬底的掩模层图形化采用ICP设备进行等离子体刻蚀形成有规则的圆锥图形。该复合衬底纠正了蓝宝石衬底与GaN外延生长层的位错密度，提高了光提取效率，但是在SiO2圆锥底部形成蓝宝石圆凸台，且必须采用三氯化硼、氯气等气体进行过刻蚀。
CN111599674A提供了一种复合衬底的刻蚀方法，该方法先对SiO2层及其上的掩膜层进行刻蚀，然后对SiO2基础图形及其上的残留掩膜图形进行刻蚀，最后采用氧化硅对蓝宝石的选择比大于预设阈值的刻蚀气体继续刻蚀，获得SiO2目标图形。该方法避免了因蓝宝石层过刻引发的衬底外延缺陷，但是无法保证SiO2圆锥体积最大化以及衬底全区蓝宝石基面充分裸露。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术在图形化蓝宝石复合衬底制作中存在的复合衬底中SiO2体积无法最大化、无法保证衬底全区蓝宝石基面充分裸露以及衬底制备过程中必须使用三氯化硼或氯气的问题。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种蓝宝石复合衬底，该复合衬底包括由蓝宝石衬底材料形成的具有平面结构的基底和设置在所述基底上的至少两个圆锥体，各个所述圆锥体相同，且所述圆锥体由二氧化硅材料形成，所述圆锥体的锥底与所述基底直接接触，所述圆锥体的高度与底径的比值为1：1.1-1.9。
优选地，所述圆锥体的高度为1.6-2.2μm，所述圆锥体的底径为2.5-2.95μm。
进一步优选地，在所述复合衬底中，相邻两个圆锥体的锥底外缘之间的距离为0.05-0.25μm。
本发明的第二方面提供一种制备本发明第一方面中所述的蓝宝石复合衬底的方法，该方法包括：在刻蚀气体存在下，对基体I进行刻蚀处理，得到所述蓝宝石复合衬底；
其中，所述基体I包括由蓝宝石衬底材料形成的具有平面结构的基底，镀制在所述基底一侧表面上的二氧化硅膜层，以及设置在所述二氧化硅膜层上的掩膜，且所述掩膜为具有至少两个圆锥体结构的锥状掩膜，任意相邻两个具有圆锥体结构的锥状掩膜的锥底外缘之间存在间隙以使得所述刻蚀气体能够对所述二氧化硅膜层进行所述刻蚀处理；
所述刻蚀气体中含有体积比为1：0.1-2：0.2-1的C4F8、CF4、O2；
所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的高度与底径的比值为1：1.1-1.9。
优选地，所述刻蚀气体中含有体积比为1：0.5-1：0.25-0.38的C4F8、CF4、O2。
进一步优选地，所述刻蚀气体的流量为70-120sccm。
优选地，所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的高度为1.6-2.2μm，所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的底径为2.5-2.95μm。
优选地，所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的锥角为45-75°。
优选情况下，所述任意相邻两个具有圆锥体结构的锥状掩膜的锥底外缘之间的距离为0.05-0.25μm。
更优选地，形成所述掩膜的材料选自紫外压印胶、热塑固化胶中的至少一种。
优选地，所述二氧化硅膜层的厚度为1.8-2.2μm。
进一步优选地，所述刻蚀处理采用等离子体刻蚀技术进行；所述刻蚀处理的条件包括：上电极射频功率为1000-2200W，下电极射频功率为100-400W。
优选地，所述刻蚀处理的条件还包括：刻蚀时间为1200-2100秒。
优选情况下，控制所述刻蚀处理的条件使得，单位刻蚀时间内，所述刻蚀气体去除所述掩膜的厚度和去除所述二氧化硅膜层的厚度比值为1：0.3-1.05。
优选地，控制所述刻蚀处理的条件使得，单位刻蚀时间内，所述刻蚀气体去除所述由蓝宝石衬底材料形成的基底的厚度和去除所述二氧化硅膜层的厚度比值小于0.02。
本发明的第三方面提供本发明第一方面中所述的蓝宝石复合衬底在半导体氮化镓材料外延基材中的应用。
本发明提供的蓝宝石复合衬底至少还具有以下的有益效果：
第一：本发明提供的蓝宝石复合衬底的制备方法中避免了三氯化硼或氯气的使用。
第二：本发明提供的蓝宝石复合衬底的蓝宝石基面能够充分裸露，且能够避免由SiO2材料形成的圆锥体底部形成蓝宝石圆凸台，解决蓝宝石衬底的过刻蚀导致的SiO2圆锥体积难以最大化的问题。
附图说明
图1是现有技术中蓝宝石复合衬底经过刻蚀处理前后的主视示意图；
图2是本发明实施例3中蓝宝石复合衬底经过刻蚀处理前后的主视示意图；
图3是本发明实施例3中刻蚀出的具有圆锥状二氧化硅的蓝宝石复合衬底的扫描电子显微镜图。
附图标记说明
1、具有圆柱体结构的掩膜 2、镀制的二氧化硅膜层
3、由蓝宝石衬底材料形成的基底 4、具有圆锥体结构的二氧化硅膜层
5、曝露的蓝宝石基面 6、蓝宝石台阶
7、具有圆锥体结构的掩膜 8、无蓝宝石台阶的具有平面结构的基底表面
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的术语如“电极射频”是指一种高频交流变化电磁波，属于电气工程领域用词；“一类胶粘剂”是指通过界面的黏附和内聚等作用，能使两种或者两种以上材料连接在一起的天然或合成、有机或无机的一类物质。
如前所述，本发明的第一方面提供一种蓝宝石复合衬底，该复合衬底包括由蓝宝石衬底材料形成的具有平面结构的基底和设置在所述基底上的至少两个圆锥体，各个所述圆锥体相同，且所述圆锥体由二氧化硅材料形成，所述圆锥体的锥底与所述基底直接接触，所述圆锥体的高度与底径的比值为1：1.1-1.9。
优选地，所述圆锥体的高度与底径的比值为1：1.1，1：1.3，1：1.5，1：1.7，1：1.9及其任意组合的范围。
本发明所述的具有平面结构的基底是相对于现有技术中衬底表面的蓝宝石台阶，本发明中所述基底的表面没有蓝宝石台阶，如图1和图2所示。
本发明所述的设置在所述基体上的各个所述圆锥体相同表示所述圆锥体的尺寸、形状和材料均相同。
本发明所述的由二氧化硅材料形成的圆锥体的高度与底径的单位一致。
优选地，所述圆锥体的高度为1.6-2.2μm，所述圆锥体的底径为2.5-2.95μm。
进一步优选地，在所述复合衬底中，相邻两个圆锥体的锥底外缘之间的距离为0.05-0.25μm。
如前所述，本发明的第二方面提供一种制备本发明第一方面中所述的蓝宝石复合衬底的方法，该方法包括：在刻蚀气体存在下，对基体I进行刻蚀处理，得到所述蓝宝石复合衬底；
其中，所述基体I包括由蓝宝石衬底材料形成的具有平面结构的基底，镀制在所述基底一侧表面上的二氧化硅膜层，以及设置在所述二氧化硅膜层上的掩膜，且所述掩膜为具有至少两个圆锥体结构的锥状掩膜，任意相邻两个具有圆锥体结构的锥状掩膜的锥底外缘之间存在间隙以使得所述刻蚀气体能够对所述二氧化硅膜层进行所述刻蚀处理；
所述刻蚀气体中含有体积比为1：0.1-2：0.2-1的C4F8、CF4、O2；
所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的高度与底径的比值为1：1.1-1.9。
优选地，所述刻蚀气体中含有体积比为1：0.1：0.2，1：0.1：1，1：1.5：0.5，1：2：0.2，1：2：1及其任意组合的范围。
优选情况下，所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的高度与底径的比值为1：1.1，1：1.3，1：1.5，1：1.7，1：1.9及其任意组合的范围。
优选地，所述刻蚀气体中含有体积比为1：0.5-1：0.25-0.38的C4F8、CF4、O2。
更优选地，所述刻蚀气体中含有体积比为1：0.5：0.38，1：0.5：0.25，1：1：0.38及其任意组合的范围。
进一步优选地，所述刻蚀气体的流量为70-120sccm。
优选地，所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的高度为1.6-2.2μm，所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的底径为2.5-2.95μm。
优选地，所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的锥角为45-75°。
优选情况下，所述任意相邻两个具有圆锥体结构的锥状掩膜的锥底外缘之间的距离为0.05-0.25μm。
本发明中涉及的任意相邻两个圆锥体结构的锥底外缘之间的距离为任意相邻两个圆锥体的锥底圆之间的最短距离。
优选地，形成所述掩膜的材料选自能够被紫外光照射发生固化的一类胶粘剂。
更优选地，形成所述掩膜的材料选自紫外压印胶、热塑固化胶中的至少一种。
优选地，所述二氧化硅膜层的厚度为1.8-2.2μm。
进一步优选地，所述刻蚀处理采用等离子体刻蚀技术进行；所述刻蚀处理的条件包括：上电极射频功率为1000-2200W，下电极射频功率为100-400W。
更优选地，所述刻蚀处理的条件包括：上电极射频功率为1000W，1500W，2000W，2200W及其任意组合的范围，下电极射频功率为100W，220W，350W，400W及其任意组合的范围。
优选地，所述刻蚀处理的条件还包括：刻蚀时间为1200-2100秒。
优选情况下，控制所述刻蚀处理的条件使得，单位刻蚀时间内，所述刻蚀气体去除所述掩膜的厚度和去除所述二氧化硅膜层的厚度比值为1：0.3-1.05。
优选地，控制所述刻蚀处理的条件使得，单位刻蚀时间内，所述刻蚀气体去除所述由蓝宝石衬底材料形成的基底的厚度和去除所述二氧化硅膜层的厚度比值小于0.02。
优选情况下，控制所述刻蚀处理的条件使得，单位刻蚀时间内，所述刻蚀气体去除所述由蓝宝石衬底材料形成的具有平面结构的基底的厚度和去除所述二氧化硅膜层的厚度比值范围为0.009-0.018。
根据一种特别优选的具体实施方式，本发明的方法还包括，采用包括以下操作的步骤制备所述基体I：
(1)在真空条件下，在保护气体存在下，将所述基底的一侧表面上镀制所述二氧化硅膜层，得到复合基底I；
(2)在所述复合基底I上制备掩膜，得到复合基底II；
(3)在保护气体存在下，应用压印模板对所述复合基底II上的所述掩膜进行压印处理，以形成具有至少两个圆锥体结构的锥状掩膜，得到所述基体I；
本发明对所述压印模板的材料没有特别的要求，例如为聚二甲基硅氧烷、硅胶；且所述压印模板为具有至少两个圆锥体结构的模型，所述压印模板与所述锥状掩膜的结构相匹配，具体地，所述压印模板的图形高度与所述锥状掩膜的高度相同，所述压印模板的图形底径与所述锥状掩膜的底径大小相同。
优选地，在步骤(1)中，所述保护气体为体积比为1：22-27：3-5的SiH4、N2O、PN2。
优选情况下，在步骤(1)中，所述保护气体的体积流量为12600-14800sccm。
优选情况下，在步骤(1)中，制备复合基底I的条件至少满足：温度为220-420℃，时间为230-255秒。
进一步优选地，在步骤(2)中，复合基底II上制得的所述掩膜厚度为0.5-1.5μm。
需要说明的是，本发明的方法中还包括本领域已知的后处理操作，例如，在前述步骤(2)中，在所述复合基底I上制备掩膜后，将得到的中间产物先依次进行干燥处理和冷却处理，然后再得到所述复合基底II进行所述步骤(3)。
示例性地，对所述中间产物进行干燥处理的条件至少满足：温度为100-120℃，时间为60-100秒；优选地，进行所述干燥处理的方式为烘干；进一步优选地，对制得的所述复合基底II进行冷却处理以使得所述复合基底II的温度为0-40℃。
本发明对所述冷却处理的操作方式没有特别的要求；示例性地，冷却方式为自然冷却，冷却至室温即可。
更优选地，在步骤(3)中，所述保护气体选自氮气、氦气、氖气、氩气、氙气、氡气和氪气中的至少一种；更优选情况下，所述保护气氛为氮气气氛。
进一步优选地，在步骤(3)中，所述压印处理的温度为55-70℃，时间为60-240秒；优选地，在步骤(3)中，进行所述压印处理后还包括对所述基体I进行曝光处理；优选情况下，进行曝光处理的时间为180-200秒。
如前所述，本发明的第三方面提供本发明第一方面中所述的蓝宝石复合衬底在半导体氮化镓材料外延基材中的应用。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中，在没有特别说明的情况下，所述的原料均为市售品。
其中，蓝宝石衬底材料购自甘肃旭晶新材料有限公司，型号为4inchPW2；
压印胶购自苏州光舵微纳科技股份有限公司，牌号为GDPS011。
其中，圆锥体形状的压印模板采用压印设备进行自制，压印设备购自苏州光舵微纳科技股份有限公司，型号为GD-N-03，利用该压印模板制得的所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的锥角为45°；
圆柱体形状的压印模板购自广东中图半导体科技股份有限公司，型号为4inchPSS2.85/1.85。
以下实例中，本发明所采用的PECVD设备购自北方华创科技集团股份有限公司，型号为i800D；
匀胶机购自沈阳芯源微电子设备有限公司，型号为KS-S150-3C；
翻模压印一体机购自苏州光舵微纳科技股份有限公司，型号为GD-TX-012-2；
ICP设备购自北方华创科技集团股份有限公司，型号为GSE-C200；
扫描电子显微镜购自日立公司，型号为S4700。
制备例1
本制备例用于提供基体I-1的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将由蓝宝石衬底材料形成的具有平面结构的基底放置在PECVD设备的镀膜腔室内，抽真空后升温至镀膜温度，并通入SiH4、N2O、PN2，在所述基底上镀制二氧化硅膜层，自然冷却后即得复合基底I。
(2)将所述复合基底I放入匀胶机内，并在复合基底I上涂紫外压印胶作为掩膜，再转至热板烘干，冷却后即得复合基底II。
(3)将压印模板的一侧向下(该模板的一侧为有若干个图形的一侧)放入压印机的封闭腔室内，通入N2使腔室内达到压印压力；将所述复合基底II的一侧向上放置在载片台上(该复合基底II的一侧为有掩膜的一侧)，并将载片台升温，使得所述复合基底II上的掩膜与压印模板完全接触，进行压印和曝光处理，即得基体I-1。
本制备例中的参数条件等信息列于表1中。
在没有特别说明的情况下，制备例2、对比制备例D-1采用与制备例1相同的流程进行，但是所采用的工艺参数不同，具体参见表1。
表1
表1中，K为SiH4、N2O、PN2的体积比，d为压印模板中任意相邻两个图形的底面外缘之间的距离。
实施例1
本实施例用于提供蓝宝石复合衬底的制备方法，该方法包括以下步骤：
将基体I-1的一侧朝上(该侧为具有至少两个圆锥体结构的锥状掩膜的一侧)放置在ICP设备的刻蚀腔室内，抽真空后，施加上电极射频功率(2000W)和下电极射频功率(350W)，并通入体积比为1：0.5：0.38的C4F8、CF4、O2，其中，C4F8的体积流量为40sccm，刻蚀时间为1800秒，得到所述蓝宝石复合衬底。
实施例2
本实施例用于提供蓝宝石复合衬底的制备方法，该方法包括以下步骤：
将基体I-1的一侧朝上(该侧为具有至少两个圆锥体结构的锥状掩膜的一侧)放置在ICP设备的刻蚀腔室内，抽真空后，施加上电极射频功率(1500W)和下电极射频功率(220W)，并通入体积比为1：1：0.38的C4F8、CF4、O2，其中，C4F8的体积流量为40sccm，刻蚀时间为1500秒，得到所述蓝宝石复合衬底。
实施例3
本实施例用于提供蓝宝石复合衬底的制备方法，该方法包括以下步骤：
将基体I-1的一侧朝上(该侧为具有至少两个圆锥体结构的锥状掩膜的一侧)放置在ICP设备的刻蚀腔室内，抽真空后，施加上电极射频功率(1000W)和下电极射频功率(100W)，并通入体积比为1：0.5：0.25的C4F8、CF4、O2，其中，C4F8的体积流量为40sccm，刻蚀时间为2000秒，得到所述蓝宝石复合衬底。
实施例4
本实施例按照实施例3的方法制备蓝宝石复合衬底，不同的是，采用前述提到的基体I-2替代基体I-1进行刻蚀处理，其余步骤及参数同实施例3。
实施例5
本实施例按照实施例3的方法制备蓝宝石复合衬底，不同的是，C4F8、CF4、O2的体积比为1：1.5：0.5，其中，C4F8的体积流量为40sccm，其余步骤及参数同实施例3。
对比例1
本对比例按照实施例3的方法制备蓝宝石复合衬底，不同的是，采用前述提到的基体D-I-1替代基体I-1进行刻蚀处理，其余步骤及参数同实施例3。
其中，所述基体D-I-1包括由蓝宝石衬底材料形成的基底，镀制在所述基底一侧表面上的二氧化硅膜层，以及设置在所述二氧化硅膜层上的掩膜，且所述掩膜为具有至少两个圆柱体结构的柱状掩膜，任意相邻两个圆柱体结构的柱底外缘之间存在间隙以使得所述刻蚀气体能够对所述二氧化硅膜层进行所述刻蚀处理。
对比例2
本对比例按照实施例3的方法制备蓝宝石复合衬底，不同的是，C4F8、CF4、O2的体积比为1：2.5：1.5，其中，C4F8的体积流量为40sccm，其余步骤及参数同实施例3。
对比例3
本对比例按照实施例3的方法制备蓝宝石复合衬底，不同的是，刻蚀处理的上电极射频功率为2300W，下电极射频功率为450W，其余步骤及参数同实施例3。
根据计算可得，在上述实施例和对比例制备蓝宝石复合衬底的过程中，单位刻蚀时间内，刻蚀气体去除掩膜的厚度和去除二氧化硅膜层的厚度比值，以及去除由蓝宝石衬底材料形成的基底的厚度和去除二氧化硅膜层的厚度比值，与对应刻蚀气体中含有的C4F8、CF4、O2的体积比、上电极射频功率、下电极射频功率的关系，结果如表2所示。
表2
编号 上电极射频功率/W 下电极射频功率/W A B C
实施例1 2000 350 1：0.5：0.38 1：0.39 0.009
实施例2 1500 220 1：1：0.38 1：0.67 0.011
实施例3 1000 100 1：0.5：0.25 1：1.02 0.015
实施例4 1000 100 1：0.5：0.25 1：0.78 0.017
实施例5 1000 100 1：1.5：0.5 1：0.87 0.018
对比例1 1000 100 1：0.5：0.25 1：1.10 0.021
对比例2 1000 100 1：2.5：1.5 1：1.09 0.020
对比例3 2300 450 1：0.5：0.25 1：1.13 0.025
在表2中，A为刻蚀气体中含有的C4F8、CF4、O2的体积比；B为单位刻蚀时间内，刻蚀气体去除掩膜的厚度和去除二氧化硅膜层的厚度比值；C为单位刻蚀时间内，刻蚀气体去除由蓝宝石衬底材料形成的基底的厚度和去除二氧化硅膜层的厚度比值。
通过表2的结果可以看出，采用本发明的实施例制备蓝宝石复合衬底的过程中，单位刻蚀时间内，刻蚀气体去除由蓝宝石衬底材料形成的基底厚度和去除二氧化硅膜层厚度的比值均小于0.02，因此，本发明的刻蚀气体对由蓝宝石衬底材料形成的基底没有明显的刻蚀效果。
其中，在上射频功率为1000W，下射频功率为100W，C4F8、CF4、O2的体积流量比为1：0.5：0.25的条件下，单位刻蚀时间内，刻蚀气体去除掩膜的厚度和去除二氧化硅膜层的厚度比值接近1：1，得到的蓝宝石复合衬底具有体积最大化的由二氧化硅材料形成的至少两个圆锥体，以及充分裸露的由蓝宝石衬底材料形成的基面。
为了更清楚地表达本发明制得的蓝宝石复合衬底，示例性地，本发明通过图1示出了现有技术中蓝宝石复合衬底经过刻蚀处理前后的主视示意图，图2示出了本发明实施例3中蓝宝石复合衬底经过刻蚀处理前后的主视示意图，图3示出了本发明实施例3中刻蚀出的具有圆锥状二氧化硅的蓝宝石复合衬底的扫描电子显微镜图。
其中，从图1中可以看出，现有技术中蓝宝石复合衬底经过刻蚀处理后得到了蓝宝石台阶6；从图2中可以看出，本发明实施例3中的蓝宝石复合衬底经过刻蚀处理后得到了无蓝宝石台阶的具有平面结构的基底表面8；进一步地，从图1和图2中还可以看出，本发明制备的蓝宝石复合衬底的基底表面平整，无蓝宝石台阶；而现有技术方法制备的蓝宝石复合衬底的基底表面有蓝宝石台阶，且凹凸不平。
从图3中可以看出，本发明实施例3中制得的所述蓝宝石复合衬底包括由蓝宝石衬底材料形成的具有平面结构的基底、设置在所述基底上的至少两个由二氧化硅材料形成的圆锥体，且所述圆锥体的锥底与所述基底直接接触，所述圆锥体的高度与底径的比值为1：1.54，所述圆锥体的高度为1.86μm，底径为2.87μm。
与此同时，发明人将本发明实施例2-5制得的蓝宝石复合衬底通过扫描电子显微镜进行检测，发现实施例2-5制得的所述蓝宝石复合衬底均具有与实施例3中制得的所述蓝宝石复合衬底相同的结构；不同的是，实施例1中所述圆锥体的高度与底径的比值为1：1.52，所述圆锥体的高度为1.65μm，底径为2.51μm；实施例2中所述圆锥体的高度与底径的比值为1：1.62，所述圆锥体的高度为1.63μm，底径为2.64μm；实施例4中所述圆锥体的高度与底径的比值为1：1.53，所述圆锥体的高度为1.75μm，底径为2.68μm；实施例5中所述圆锥体的高度与底径的比值为1：1.52，所述圆锥体的高度为1.82μm，底径为2.76μm。
发明人将对比例中制得的蓝宝石复合衬底采用与实施例同样的检测方法进行检测，结果如下：
对比例1中制得的蓝宝石复合衬底二氧化硅圆锥过度刻蚀，圆锥体的高度与底径的比值为1：1.93，圆锥体的高度为1.48μm，底径为2.86μm。
对比例2中制得的蓝宝石复合衬底二氧化硅圆锥过度刻蚀，圆锥体的高度与底径的比值为1：1.92，圆锥体的高度为1.50μm，底径为2.88μm。
对比例3中制得的蓝宝石复合衬底二氧化硅圆锥过度刻蚀，圆锥体的高度与底径的比值为1：1.91，圆锥体的高度为1.51μm，底径为2.89μm。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种蓝宝石复合衬底，其特征在于，该复合衬底包括由蓝宝石衬底材料形成的具有平面结构的基底和设置在所述基底上的至少两个圆锥体，各个所述圆锥体相同，且所述圆锥体由二氧化硅材料形成，所述圆锥体的锥底与所述基底直接接触，所述圆锥体的高度与底径的比值为1：1.1-1.9。
2.根据权利要求1中所述的蓝宝石复合衬底，其特征在于，所述圆锥体的高度为1.6-2.2μm，所述圆锥体的底径为2.5-2.95μm；
和/或，在所述复合衬底中，相邻两个圆锥体的锥底外缘之间的距离为0.05-0.25μm。
3.一种制备权利要求1或2中所述的蓝宝石复合衬底的方法，其特征在于，该方法包括：在刻蚀气体存在下，对基体I进行刻蚀处理，得到所述蓝宝石复合衬底；
其中，所述基体I包括由蓝宝石衬底材料形成的具有平面结构的基底，镀制在所述基底一侧表面上的二氧化硅膜层，以及设置在所述二氧化硅膜层上的掩膜，且所述掩膜为具有至少两个圆锥体结构的锥状掩膜，任意相邻两个具有圆锥体结构的锥状掩膜的锥底外缘之间存在间隙以使得所述刻蚀气体能够对所述二氧化硅膜层进行所述刻蚀处理；
所述刻蚀气体中含有体积比为1：0.1-2：0.2-1的C4F8、CF4、O2；
所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的高度与底径的比值为1：1.1-1.9。
4.根据权利要求3中所述的方法，其特征在于，所述刻蚀气体中含有体积比为1：0.5-1：0.25-0.38的C4F8、CF4、O2；
和/或，所述刻蚀气体的流量为70-120sccm。
5.根据权利要求3或4中所述的方法，其特征在于，所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的高度为1.6-2.2μm，所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的底径为2.5-2.95μm；
和/或，所述具有圆锥体结构的锥状掩膜的锥角为45-75°；
和/或，所述任意相邻两个具有圆锥体结构的锥状掩膜的锥底外缘之间的距离为0.05-0.25μm。
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的方法，其特征在于，形成所述掩膜的材料选自紫外压印胶、热塑固化胶中的至少一种。
7.根据权利要求3-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述二氧化硅膜层的厚度为1.8-2.2μm。
8.根据权利要求3-7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述刻蚀处理采用等离子体刻蚀技术进行；所述刻蚀处理的条件包括：上电极射频功率为1000-2200W，下电极射频功率为100-400W；
和/或，所述刻蚀处理的条件还包括：刻蚀时间为1200-2100秒。
9.根据权利要求3-8中任意一项所述的方法，其特征在于，控制所述刻蚀处理的条件使得，单位刻蚀时间内，所述刻蚀气体去除所述掩膜的厚度和去除所述二氧化硅膜层的厚度比值为1：0.3-1.05；
和/或，控制所述刻蚀处理的条件使得，单位刻蚀时间内，所述刻蚀气体去除所述由蓝宝石衬底材料形成的基底的厚度和去除所述二氧化硅膜层的厚度比值小于0.02。
10.权利要求1或2中所述的蓝宝石复合衬底在半导体氮化镓材料外延基材中的应用。
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