掩膜剂及带有纳米级图形的衬底的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种掩膜剂及带有纳米级图形的衬底的制备方法。该掩膜剂按体积份包括以下原料：10~30份的具有掩膜功能的纳米级颗粒、20~60份的溶剂，以及0.06~0.2份的活化剂。掩膜剂中包括具有掩膜功能的纳米级颗粒，当这种掩膜剂被涂布形成掩膜层时，掩膜剂中的具有掩膜功能的纳米级颗粒分布在该掩膜层，对该掩膜层进行刻蚀，将纳米颗粒结构转移到基体上，即可得到纳米级图形。本发明专利技术所提供的带有纳米级图形的衬底的制备方法中通过使用上述掩膜剂在衬底上形成掩膜层，刻蚀后即可得到带有纳米级图形的衬底。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，尤其是涉及一种。
技术介绍
以In -1V族氮化镓为代表的宽禁带氮化物半导体，在紫外-蓝光-绿光发光二级管、激光器、太阳光盲紫外光电探测器，以及高频、高温大功率电子器件等方面有广泛的应用。氮化物为主要异质外延生长在蓝宝石、硅、碳化硅、氧化锌、砷化镓衬底或同质外延生长在自支撑氮化镓衬底上。异质外延生长时，衬底和氮化物间存在很大的晶格常数失配合热膨胀系数差异。因此，利用金属有机物化学气相沉积(M0CVD)、氢化物气相外延(HVPE)或分子束外延(MBE)等外延技术生长的氮化物外延层中，因应力和晶体缺陷等因素的影响，导致材料晶体质量不佳，进而劣化了器件性能。经研究发现采用图形化衬底技术可以缓解衬底和氮化物外延层异质外延生长中由于晶格失配引起的应力，使之得到有效的弛豫，避免裂纹的产生。同时，也能大大降低外延生长的氮化物材料中的位错密度，提高晶体质量。但是，目前制备的图形化衬底大多采用传统的光刻法制备。受设备精度等条件限制，传统光刻技术制成的图形尺寸都在微米级2-3um之间。与微米级图形衬底相比，纳米级图形衬底可以更有效的弛豫异质结界面生长过程的应力，进一步降低氮化物外延层中的位错密度，提高晶体质量和相应的器件性能。半导体纳米级图形的实现则通常采用电子束光刻技术或X射线光刻技术，但这些光刻技术都涉及昂贵的设备、复杂的工艺过程以及较高的成本，并且不能大面积、规模化制作。因此，发展低成本，易于实现规模化和大面积制作的纳米级图形化衬底技术，可以更有效的应用于氮化物异质外延生长，是目前急需解决的问题
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术不足，提供一种，以降低纳米级图形化基底的生成成本。为此，在本专利技术中提供了一种掩膜剂，该掩膜剂按体积份包括以下原料1(Γ30份的具有掩膜功能的纳米级颗粒、2(Γ60份的溶剂，以及O. 06、. 2份的活化剂。进一步地，上述纳米级颗粒为球形纳米级颗粒，优选地，纳米级颗粒为直径O.2μηι O. 8μηι的纳米有机颗粒、纳米二氧化娃颗粒或纳米金属颗粒。进一步地，上述活化剂为TritonX-1OO表面离子活性剂、聚丙二醇的环氧乙烷加成物或高碳脂肪醇聚氧乙烯醚。进一步地，上述溶剂为甲醇或乙醇。同时，在本专利技术中，还提供了一种带有纳米级图形的衬底的制备方法，其包括如下步骤S1、按比例配置上述的掩膜剂；S2、在衬底上涂布掩膜剂，形成纳米颗粒掩膜层；S3、依据纳米颗粒掩膜层的图案刻蚀衬底，将纳米颗粒掩膜层中纳米颗粒结构转移至衬底上；S4、清除经步骤S3刻蚀后获取的衬底的表面杂质得到具有纳米图形结构的衬底。进一步地，上述步骤S2中涂布掩膜剂的过程采用旋转涂布的方式，旋转涂布过程中旋转转速为IOOrmp 5000rmp。进一步地，上述步骤S3中刻蚀纳米颗粒掩膜层的步骤采用反应离子刻蚀机或感应耦合等离子体刻蚀机进行干法刻蚀，所使用的刻蚀气体为BC13、C12和/或Ar ;进一步地，上述步骤S3中采用超声状态的溶液清洗衬底。进一步地,上述步骤SI中纳米颗粒掩膜层的厚度为O. 2μηι Ιμπι ;步骤S2刻蚀后在衬底上形成厚度为O. 2μηι Ιμπι的纳米图形层。进一步地，上述衬底为蓝宝石、硅、碳化硅、砷化镓、氧化锌或氮化镓中的一种或几种的复合衬底。本专利技术具有以下有益效果 本专利技术提供了一种，其中，掩膜剂中包括具有掩膜功能的纳米级颗粒，当这种掩膜剂被涂布形成掩膜层时，掩膜剂中的具有掩膜功能的纳米级颗粒分布在该掩膜层，对该掩膜层进行刻蚀，将纳米颗粒结构转移到基体上，即可得到纳米级图形。本专利技术所提供的带有纳米级图形的衬底的制备方法中通过使用上述掩膜剂在衬底上形成掩膜层，刻蚀后即可得到带有纳米级图形的衬底。经本专利技术带有纳米级图形的衬底的制备方法制备的纳米级图形衬底可用于氮化物的异质外延生长。采用纳米级图形化衬底技术可以有效缓解异质外延生长过程中因晶格失配引起的应力积聚，降低氮化物外延层中的位错密度，避免裂纹的产生，提高材料的质量和均匀性，进而提高器件性能。另外，本专利技术带有纳米级图形的衬底的制备方法，不涉及昂贵的光刻设备，有利于进行大规模生产。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明附图构成本说明书的一部分、用于进一步理解本专利技术，附图示出了本专利技术的优选实施例，并与说明书一起用来说明本专利技术的原理。图中图1示出了根据本专利技术带有纳米级图形的衬底的制备方法中的各步骤的制备过程不意图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但如下实施例以及附图仅是用以理解本专利技术，而不能限制本专利技术，本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。在本专利技术中所述的“具有掩膜功能的颗粒”是指在对衬底表面进行刻蚀的过程中，能够对衬底表面进行遮盖，避免刻蚀过程对被遮盖的衬底表面产生影响的物质颗粒。在本专利技术的一种典型的实施例中，提供了一种掩膜剂，该掩膜剂中包含占其体积30% 50%的具有掩膜功能的纳米级颗粒。优选地，上述掩膜剂按体积份包括以下原料10^30份的具有掩膜功能的纳米级颗粒、20-60份的溶剂，以及O. 06、. 2份的活化剂。本专利技术所提供的掩膜剂中包括具有掩膜功能的纳米级颗粒，当这种掩膜剂被涂布形成掩膜层时，掩膜剂中的纳米级颗粒分布在该掩膜层中，对该掩膜层进行刻蚀，将纳米颗粒结构转移到基体上，即可得到纳米级图形。通过采用这种掩膜剂不需要昂贵的光刻设备，就可以制备表面纳米级图形化的基体，有利于进行大规模生产。在上述所提供的这种掩膜剂中，溶剂的使用能够有利于纳米级颗粒的均匀分布，也有利于掩膜剂的涂布过程。活化剂的使用有利于降低纳米级颗粒在涂布过程中的表面张力，使涂布后的掩膜层更均匀。优选地，在上述掩膜剂中纳米级颗粒为球形纳米级颗粒，球形颗粒360度结构相同，将其图形转移至基体上有利于形成结构均一的纳米级图形。优选地，该纳米级颗粒的直径0.2 μ m 0.8 μ m。在本专利技术中纳米级颗粒的直径并不限于该范围内，但是如果将纳米级颗粒的直径设定在该范围内具有在经刻蚀后形成纳米级图形的效果。优选地,在上述掩膜剂中纳米级颗粒为纳米有机颗粒、纳米二氧化娃颗粒或纳米金属颗粒；其中有机球形颗粒包括但不限于聚苯乙烯。纳米金属颗粒包括但不限于纳米铜球、纳米镍球等。优选地，在上述掩膜剂中活化剂为表面离子活性剂或非离子型表面活性剂。表面离子活性剂包括但不限于TritonX-1OO表面离子活性剂。非离子型表面活性剂包括但不限于聚丙二醇的环氧乙烷加成物或高碳脂肪醇聚氧乙烯醚，这种活性剂只要能够起到使纳米微球掩膜层均匀涂布到衬底表面的作用即可。优选地，溶剂为醇类溶剂，更有选地，该醇类溶剂包括但不限于甲醇或乙醇。这种溶剂只要能够达到与溶质均匀混合的要求即可。同时，在本专利技术中还提供了一种带有纳米级图形的衬底的制备方法，如图1所示，包括如下步骤S1、按比例配置上述的掩膜剂，该掩膜剂中包括具有掩膜功能的纳米级颗粒2 ;S2、在衬底I上涂布掩膜剂，形成纳米颗粒掩膜层；S3、依据纳米颗粒掩膜层的图案刻蚀衬底1，将纳米颗粒掩膜层中纳米级颗粒2结构转移至衬底I上；S4、清除经步骤S3刻蚀后获取的衬底I的表面杂质，清洗后得到具有纳米颗粒结构的衬底。本专利技术所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掩膜剂，其特征在于，所述掩膜剂按体积份包括以下原料：10~30份的具有掩膜功能的纳米级颗粒、20~60份的溶剂，以及0.06~0.2份的活化剂。

【技术特征摘要】
1.一种掩膜剂，其特征在于，所述掩膜剂按体积份包括以下原料1(Γ30份的具有掩膜功能的纳米级颗粒、2(Γ60份的溶剂，以及O. 06、. 2份的活化剂。2.根据权利要求1所述的掩膜剂，其特征在于，所述纳米级颗粒为球形纳米级颗粒，优选的，所述纳米级颗粒为直径O. 2μηι O. 8μηι的纳米有机颗粒、纳米二氧化娃颗粒或纳米金属颗粒。3.根据权利要求1或2所述的掩膜剂，其特征在于，所述活化剂为TritonX-100表面离子活性剂、聚丙二醇的环氧乙烷加成物或高碳脂肪醇聚氧乙烯醚。4.根据权利要求1或2所述的掩膜剂，其特征在于，所述溶剂为甲醇或乙醇。5.一种带有纳米级图形的衬底的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 51、按比例配置权利要求1至4中任一项所述的掩膜剂； 52、在衬底上涂布所述掩膜剂，形成纳米颗粒掩膜层； 53、依据所述纳米颗粒掩膜层的图案刻蚀所述衬底，将所述纳米颗粒掩膜层中纳米颗粒结构转移至所述衬底上； ...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏玺华，赵胜能，牛凤娟，张庆，李随萌，
申请(专利权)人：湘能华磊光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：