[发明专利]在蓝宝石衬底上制备微纳米图形的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体技术领域，特别是涉及一种在蓝宝石衬底上制备微纳米图形的方法。

背景技术

目前，III-V族的氮化物化合物半导体，如氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化镓铟(InGaN)、氮化铝铟(AlInN)、氮化铝镓铟(AlInGaN)等在紫外/蓝光/绿光发光二极管、激光器、光探测器、太阳电池以及功率电子器件等领域具有广泛的应用。蓝宝石衬底以其低成本，成为氮化物外延生长最广泛应用的衬底。但是由于异质外延的，蓝宝石衬底和氮化物外延层存在较大的晶格适配和热膨胀适配，因此在氮化物外延层中较高的应力和较高的位错密度，大大降低了外延材料的晶体质量，进而降低器件性能。而目前广泛应用微米图形衬底通过降低外延层中的应力和位错密度，提高了材料质量，同时提高了光提取效率。

而与传统的微米图形衬底相比，微纳米图形衬底可以更有效的缓解外延层中的应力，更有效的降低外延层中的位错密度，从而提高材料的晶体质量和器件性能。但是普通光刻技术的精度通常在2-5微米，难以达到纳米级的精度。而目前常用的微纳米级精度的电子束曝光、纳米压印等技术，需要昂贵的设备和较高的成本。因此发展工艺过程简单、低成本、便于大面积制作、尺寸可控、易于实现有序图形化的纳米图形衬底制作技术是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在蓝宝石衬底上制备微纳米图形的方法，具有工艺过程简单、低成本、便于大面积制作、尺寸可控、易于实现有序图形化的微纳米图形衬底制作技术。用于提高氮化物外延材料的晶体质量和其器件的光学效率。

为达到以上目的，本发明提供一种在蓝宝石衬底上制备微纳米图形的方法，包括以下步骤：

步骤1：在一蓝宝石衬底上制备一单晶薄膜；

步骤2：在单晶薄膜上旋涂一层光刻胶；

步骤3：在光刻胶上制备一有序排列的微纳米球单层膜；

步骤4：利用微纳米球的聚光作用，通过光刻机对光刻胶进行曝光；

步骤5：去掉微纳米球单层膜，并显影出有序排列的光刻胶微纳米孔阵列；

步骤6：通过干法刻蚀将微纳米孔阵列转移到单晶薄膜上，在单晶薄膜上形成单晶薄膜微纳米孔阵列；

步骤7：利用单晶薄膜微纳米孔阵列作为掩膜，湿法腐蚀蓝宝石衬底，从而在蓝宝石衬底上获得有序的微纳米图形阵列；

步骤8：去除单晶薄膜掩膜后，完成制备。

本发明的有益效果是：提供一种在蓝宝石衬底上制备微纳米图形的方法，用此方法制备的微纳米图形蓝宝石衬底可以降低氮化物外延层中的位错密度，提高氮化物外延层的晶体质量，提高氮化物光电器件的光学效率，从而提高氮化物光电器件(包括氮化物基的发光二极管、激光器、太阳能电池和探测器等)的性能。

附图说明

为了进一步说明本发明的本发明的内容，以下结合附图、具体实施方式和实施实例做详细描述，其中：

图1是本发明的制备流程图；

图2-图6是本发明制备过程的结构图。

具体实施方式

请参照图1，并结合参阅图2至图6所示，本发明提供一种在蓝宝石衬底上制备微纳米图形的方法，包括以下步骤：

步骤1：在一蓝宝石衬底1上制备一单晶薄膜2，该蓝宝石衬底1为平面蓝宝石衬底，尺寸不限，形状不限；所述单晶薄膜2的材料为二氧化硅、氮化硅或碳化硅中的一种、两种或多种，可以是一层、两层或多层，其厚度为10nm-10000nm，其优选厚度为100nm-500nm，其制备方式可以采用等离子体增强气相沉积、电子束蒸发或磁控溅射等制备方法。

步骤2：在单晶薄膜2上旋涂一层光刻胶3，所述光刻胶3为正性光刻胶，其厚度为100nm-5000nm，优选厚度为200nm-2000nm；光刻胶的厚度可以通过选择光刻胶或调节涂胶机的转速来控制；选择比较稀的光刻胶或增加涂胶机的转速，可以降低光刻胶的厚度；该步骤需要在不会对光刻胶造成意外曝光的环境下进行，比如黄光间、光刻间、暗室等。