[发明专利]一种氧化物替代式图形衬底的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于LED图形衬底材料的制备技术领域，主要涉及一种用于提高外延质量的图形化衬底的制备方法。

背景技术

在传统的LED图形化蓝宝石衬底工艺中，一般均采用先在蓝宝石衬底表面旋涂一层一定厚度的光刻胶，然后通过步进式光刻机对涂有光刻胶的蓝宝石衬底进行曝光，再经过显影得到具有特定形貌的光刻胶掩膜，在掩膜的保护下通过ICP（Inductively coupled plasma，电感耦合等离子体）刻蚀得到图形化蓝宝石衬底。但是传统工艺的图形化衬底的外延层晶体生长质量差、生长窗口较窄，需要严格控制各层材料生长的工艺条件才能长出晶体质量较好的外延层。

发明内容

为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种氧化物替代式图形衬底的制备方法，利用外延层在非蓝宝石表面难以单晶生长，通过控制图形衬底的蓝宝石面积，就可以增加外延横向生长，从而减少缺陷，改善外延层的晶体质量。

本发明的技术解决方案是：一种氧化物替代式图形衬底的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1）在蓝宝石衬底表面生长一层SiO₂薄膜；

2）在长有SiO₂薄膜的蓝宝石衬底表面旋涂一层光刻胶；

3）通过步进式光刻机对步骤2）中的蓝宝石衬底进行曝光、显影后得到表面有圆柱型光刻胶掩膜的蓝宝石衬底；

4）对步骤3）中的蓝宝石衬底进行湿法腐蚀，SiO₂薄膜在圆柱型光刻胶掩膜的保护下被BOE（缓冲氧化物刻蚀液，HF:NH₄F=1:6体积比）溶液腐蚀出特定的图形阵列，直至露出蓝宝石表面；

5）去除光刻胶，采用低浓度的BOE溶液对图形化的SiO₂薄膜进行过腐蚀，利用湿法腐蚀制备出氧化物替代式图形衬底。

上述步骤1）中SiO₂薄膜厚度是1.5μm～3.0μm。

上述步骤2）中光刻胶的厚度是2.0μm～3.0μm。

上述步骤3）中的曝光能量是150ms～200ms，焦距：0.5～1.0，显影后得到圆柱型光刻胶掩膜D=2μm，space=1μm，135℃下烘烤10min。

上述步骤4）中用BOE溶液对蓝宝石衬底进行湿法腐蚀，室温下BOE溶液浓度越大腐蚀速率越大，为了准确控制腐蚀过程，我们使用BOE:H₂O=1:2～1:10(体积比)的BOE稀释溶液，将腐蚀速率控制在100～300nm/min。上述步骤5）通过硫酸、双氧水混合溶液：体积比H₂SO₄(98%):H₂O₂(30%)=4:1去除光刻胶。

本发明在原有的图形化衬底制备基础上，增加了一层SiO₂薄膜，并通过光刻工艺及湿法腐蚀工艺制备图形化SiO₂衬底。主要考虑到SiO₂与GaN的晶格失配率较高，GaN不易在SiO₂上单晶生长，因此当遇到SiO₂图形时会发生横向外延生长，这种生长模式可阻碍位错扩展，在后续的外延生长过程中更加有利于成核和外延的继续，对于材料的晶体质量提高起到了明显的效果。与原有工艺相比，仅需要多生长一层SiO₂薄膜，后续的图形化工艺时间及步骤等也都会相应的减短，因此可缩短工艺时间，降低生产成本。通过本方法的处理，可以使GaN材料的晶体质量大幅度提高，使用不同尺寸及形貌的替代式图形化SiO₂衬底，外延层(102)（002）晶面半高宽均可降低到300arcses以下，且外延层表面光滑平整无缺陷。

附图说明

图1是本发明的现有技术的实施例流程图；

图2是本发明的一个实施例的流程图;

具体实施方式

参见图2，本发明主要提供一种氧化物替代式的蓝宝石图形化衬底制备方法，主要通过改变蓝宝石衬底上的图形材料及露出蓝宝石的面积，使外延生长时产生横向生长，从而减少缺陷，提高外延晶体质量。其主要包括：

1）在抛光后的蓝宝石衬底表面PECVD生长一层厚度在1.5μm～3.0μm的SiO₂薄膜，通过控制沉积时间来控制SiO₂薄膜厚度；