一种改善器件翘曲的蓝宝石衬底、外延层和制备方法技术

技术编号:42767657 阅读:28 留言:0更新日期:2024-09-21 00:33
本发明专利技术涉及半导体功率器件技术领域,公开了一种改善器件翘曲的蓝宝石衬底、外延层和制备方法,蓝宝石衬底的底面向上设有图形化凹槽,图形化凹槽的形状为半圆形或者多边形;在使用时,通过在蓝宝石衬底的底面设置图形化凹槽,从而使蓝宝石衬底的底面的表面积大于顶面的表面积,这样在蓝宝石衬底上外延氮化镓时,氮化镓除了因与蓝宝石衬底的晶格失配导致衬底形状变凹外,还会因为蓝宝石衬底的底面的表面面积大于顶面表面面积,使蓝宝石衬底的底面的膨胀面积大于上表面的膨胀面积,进而使外延后的结构的凹型程度更大,此时外延后的结构中的张应力可以抑制或者完全抵消因热失配带来的压应力,最终可以获得无裂纹和低翘曲度的氮化镓外延结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体功率器件,具体涉及一种改善器件翘曲的蓝宝石衬底、外延层和制备方法


技术介绍

1、在半导体功率器件领域,由于缺少高质量和大尺寸的商用氮化镓衬底,氮化镓器件薄膜材料一般是通过异质外延的方法生长在蓝宝石、碳化硅和硅等衬底上。

2、其中蓝宝石衬底由于其具有生产技术成熟且器件质量优良、优异的稳定性和适合高温生长、高机械强度和良好的光学性能等优势,广泛应用在半导体led行业和微电子ic应用等领域中。

3、目前,在使用蓝宝石衬底异质外延生长氮化镓时存在以下问题:虽然蓝宝石与氮化镓具有相同的六方对称性,但是两者之间存在较大的晶格失配和热失配,在生长过程中,由于晶格失配会导致衬底变凹,但是这种凹型程度较小,其中相关的结构示意图如图1中的中间图所示;

4、另外在生长过程中的降温结束阶段,由于蓝宝石衬底的热膨胀系数高于氮化镓薄膜,两者间的热失配较大,会带来对应的压应力;而生长过程中因晶格失配所带来的张应力无法抵消生长过程中的降温结束阶段产生的压应力,从而导致最终的器件是凸型,而且翘曲度很大,此时相关的结构示意图如图1中的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种改善器件翘曲的蓝宝石衬底,其特征在于,所述蓝宝石衬底的底面向上开设有至少一个图形化凹槽,所有图形化凹槽的形状为半圆形或者多边形。

2.根据权利要求1所述的一种改善器件翘曲的蓝宝石衬底,其特征在于,当图形化凹槽的数量大于二时,所有图形化凹槽在所述蓝宝石衬底的底面均匀分布。

3.一种改善器件翘曲的蓝宝石衬底的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的一种改善器件翘曲的蓝宝石衬底制备方法,其特征在于,步骤S1中制作的掩膜层的材质为SiO2,厚度在100-5000nm之间。

5.根据权利要求4所述的一种改善器件翘曲的蓝宝...

【技术特征摘要】

1.一种改善器件翘曲的蓝宝石衬底,其特征在于,所述蓝宝石衬底的底面向上开设有至少一个图形化凹槽,所有图形化凹槽的形状为半圆形或者多边形。

2.根据权利要求1所述的一种改善器件翘曲的蓝宝石衬底,其特征在于,当图形化凹槽的数量大于二时,所有图形化凹槽在所述蓝宝石衬底的底面均匀分布。

3.一种改善器件翘曲的蓝宝石衬底的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的一种改善器件翘曲的蓝宝石衬底制备方法,其特征在于,步骤s1中制作的掩膜层的材质为sio2,厚度在100-5000nm之间。

5.根据权利要求4所述的一种改善器件翘曲的蓝宝石衬底制备方法,其特征在于,步骤s4中的蚀刻工艺中使用hf混合溶液或者nh4f混合溶液来对未被光刻胶图层覆盖的掩膜层进蚀刻。

6.根据权利要求3所述的一种改善...

【专利技术属性】
技术研发人员:祝庆冯文军
申请(专利权)人:福州镓谷半导体有限公司
类型:发明
国别省市:

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