阅读说明：本技术 一种碳化硅外延衬底 (Silicon carbide epitaxial substrate ) 是由 郑友进 黄海亮 左桂鸿 王丹 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种碳化硅外延衬底,涉及外延衬底技术领域,主要为了解决碳化硅外延层存在较多位错缺陷的问题；该外延衬底,包括基底,所述基底上部具有可外延生长且呈图案化的碳化硅层,碳化硅层上侧设置有多个微结构,所述微结构包括设置在碳化硅层上的凸起部和相邻两个凸起部之间形成的凹陷部,凹陷部内侧贴附有碳纳米管层。本发明中外延衬底中的基底具有图形化的生长面,该图案化的表面具有多个微米级的微结构,因此可减小外延生长过程中的位错缺陷,因此碳化硅层外延生长面生长,使得外延生长的碳化硅层与基底之间的接触面积减小,减小了生长过程中碳化硅层与基底之间的应力可进一步提高外延的碳化硅层的质量。(The invention discloses a silicon carbide epitaxial substrate, relates to the technical field of epitaxial substrates, and mainly aims to solve the problem that a silicon carbide epitaxial layer has more dislocation defects; the epitaxial substrate comprises a base, wherein the upper part of the base is provided with a patterned silicon carbide layer which can be epitaxially grown, a plurality of microstructures are arranged on the upper side of the silicon carbide layer, each microstructure comprises a protruding part arranged on the silicon carbide layer and a recessed part formed between two adjacent protruding parts, and a carbon nanotube layer is attached to the inner side of each recessed part. The substrate in the epitaxial substrate has a patterned growth surface, and the patterned surface has a plurality of micron-sized microstructures, so that dislocation defects in the epitaxial growth process can be reduced, the epitaxial growth surface of the silicon carbide layer grows, the contact area between the epitaxially grown silicon carbide layer and the substrate is reduced, the stress between the silicon carbide layer and the substrate in the growth process is reduced, and the quality of the epitaxial silicon carbide layer can be further improved.)

一种碳化硅外延衬底

技术领域

本发明涉及外延衬底技术领域，具体是一种碳化硅外延衬底。

背景技术

金刚砂又名碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生产绿色碳化硅时需要加食盐)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济的一种，可以称为金钢砂或耐火砂，碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，还有很多其他用途，碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒

所述碳化硅外延片是指在一定条件下，将碳化硅材料分子，有规则排列，定向生长在外延衬底如蓝宝石基底上，然后再用于制备发光二极管，高质量碳化硅外延片的制备一直是研究的难点。现有技术中，外延衬底的制备方法为将蓝宝石基底的一表面进行抛光，形成一平面，然后用于生长碳化硅外延片；然而，由于碳化硅和蓝宝石基底的晶格常数以及热膨胀系数的不同，从而导致碳化硅外延层存在较多位错缺陷。而且，碳化硅外延层和外延衬底之间存在较大应力，应力越大会导致碳化硅外延层破。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳化硅外延衬底，以解决碳化硅外延层存在较多位错缺陷的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种碳化硅外延衬底，包括基底，所述基底上部具有可外延生长且呈图案化的碳化硅层，碳化硅层上侧设置有多个微结构，所述微结构包括设置在碳化硅层上的凸起部和相邻两个凸起部之间形成的凹陷部，凹陷部内侧贴附有碳纳米管层，所述碳纳米管层由多个碳纳米管平行排列构成，多个碳纳米管中在延伸方向上相邻的碳纳米管之间通过范德华力首尾相连。

在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：

在一种可选方案中：所述基底为单晶结构体。

在一种可选方案中：所述碳化硅层具有不小于200μm的厚度。

在一种可选方案中：所述凸起部为由氮氧化铝构成且截面为梯形状的条柱结构，所述凸起部最大宽度为5μm-200μm且凸起部的高度为2μm-50μm。

在一种可选方案中：所述凸起部为由GaN构成且截面为矩形状的环条结构，所述凸起部的宽度为8μm-150μm且凸起部的高度为4μm-40μm。

在一种可选方案中：所述碳化硅层与基底之间设置有掩模层。

相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明中外延衬底中的基底具有图形化的生长面，该图案化的表面具有多个微米级的微结构，因此可减小外延生长过程中的位错缺陷，所述碳纳米管层的空隙尺寸为纳微米级，因此碳化硅层外延生长面生长，使得外延生长的碳化硅层与基底之间的接触面积减小，减小了生长过程中碳化硅层与基底之间的应力，从而可以生长厚度较大的外延的碳化硅层，可进一步提高外延的碳化硅层的质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A处局部放大的结构示意图。

图3为本发明中条柱结构的凸起部结构示意图。

图4为本发明中环条结构的凸起部结构示意图。

附图标记注释：基底1、碳化硅层2、掩模层3、凸起部4、凹陷部5、碳纳米管层6。

具体实施方式

以下实施例会结合附图对本发明进行详述，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。

实施例1

请参阅图1～3，本发明实施例中，一种碳化硅外延衬底，包括基底1，所述基底1上部具有可外延生长且呈图案化的碳化硅层2，碳化硅层2上侧设置有多个微结构，所述微结构包括设置在碳化硅层2上的凸起部4和相邻两个凸起部4之间形成的凹陷部5，凹陷部5内侧贴附有碳纳米管层6，所述碳纳米管层6由多个碳纳米管平行排列构成，多个碳纳米管中在延伸方向上相邻的碳纳米管之间通过范德华力首尾相连，

所述碳化硅层2具有不小于200μm的厚度，凸起部4为由氮氧化铝构成且截面为梯形状的条柱结构，所述凸起部4最大宽度为5μm-200μm且凸起部4的高度为2μm-50μm，所述基底1为单晶结构体；

所述外延衬底中的基底1具有图形化的生长面，该图案化的表面具有多个微米级的微结构，因此可减小外延生长过程中的位错缺陷，所述碳纳米管层6的空隙尺寸为纳微米级，因此碳化硅层2外延生长面生长，使得外延生长的碳化硅层2与基底1之间的接触面积减小，减小了生长过程中碳化硅层2与基底1之间的应力，从而可以生长厚度较大的外延的碳化硅层2，可进一步提高外延的碳化硅层2的质量。

实施例2

请参阅图4，本发明实施例与实施例1的不同之处在于：所述凸起部4为由GaN构成且截面为矩形状的环条结构，所述凸起部4的宽度为8μm-150μm且凸起部4的高度为4μm-40μm；所述碳化硅层2与基底1之间设置有掩模层3。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。