[发明专利]一种纳米图形底衬的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用激光、扩束镜、光栅的原理在衬底上成像的技术领域，尤其涉及一种纳米图形底衬的制作方法。

背景技术

提高器件的内量子效率和光萃取效率是一直困扰着本领域技术人员的一个问题，而影响内量子效率和光萃取效率的主要因素是衬底和外延层的晶格失配。

而现有的图形化衬底PSS制作方式中，采用分布投影光刻机和缩小光刻板图形转换制作光刻板图形，再使用5:1的缩小比例将光刻板图形转移到光刻胶上。上述转移过程因涉及到拼接和Defocus（散焦现象），因此对光刻机的要求极高，导致成本高产能低，而且使图形的大小受到限制，图形的周期不小、图形不一致性。接着再通过ICP干法刻蚀或湿法刻蚀得到微米级图形衬底，其中干法刻蚀为使用物理化学方法得到图形，本身晶格在土星表面为非晶格结构，使外延生长后表面的缺陷较多；其中湿法腐蚀技术只能得到微米级图形衬底，而且边缘图形与内部图形差异较大，衬底表面积利用率低，器件的内量子效率和光提取效率尚有开发空间。但是现有湿法腐蚀技术只能得到微米级图形衬底，而且边缘图形与内部图形差异较大，衬底表面积利用率低，器件的内量子效率和光提取效率尚有开发空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米图形底衬的制作方法，该方法制作的纳米级图形具有周期小、图形一致性好的优点，从而提高器件内量子效率，有效的提高光萃取效率。

    为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种纳米图形底衬的制作方法包括以下步骤：

S10、在蓝宝石衬底上沉积一层SiO2膜；

S20、在所述SiO2膜上涂布一层光刻胶；

S30、采用晶格光栅相干光刻的方法，让激光照射在所述光刻胶上，得到均匀分布的光掩膜图形阵列；

S40、利用湿法腐蚀，将所述光掩膜图形阵列转移到SiO2膜上，湿法腐蚀使所述光掩膜图形阵列的棱角平滑，得到SiO2图形阵列；

S50、去除SiO2膜，采用湿法腐蚀，将所述SiO2图形阵列转移到所述蓝宝石衬底上面；所述SiO2图形阵列在腐蚀过程中延晶相进行刻蚀，得到Al2O3图形阵列，所述Al2O3图形表面的Al2O3结构保持原晶格结构。

优选方式为，还包括步骤S55、在所述蓝宝石衬底上面再次进行湿法腐蚀，经过1-5次湿法腐蚀后得到多层面Al2O3锥形结构。

优选方式为，所述步骤S55中，湿法腐蚀的腐蚀溶液，使用98%以上的浓H2SO4和85%以上的浓H3PO4，质量混合比例为H2SO4：H3PO4 在4：1到1：4范围内，相邻两次的腐蚀温度差为±30℃，腐蚀时间为10-500S。

优选方式为，所述步骤S50中，湿法腐蚀的腐蚀溶液使用95%以上的浓硫酸和80%以上的浓磷酸混合液，质量比为H2SO4：H3PO4 在5：1到1：5范围内，温度控制在200—300℃，腐蚀时间在2-50min。

优选方式为，另一种纳米图形底衬的制作方法，包括以下步骤：

S10、在蓝宝石衬底上沉积一层SiO2膜；

S20、在所述SiO2膜上涂布一层光刻胶；

S30、采用晶格光栅相干光刻的方法，让激光照射在所述光刻胶上，得到均匀分布的光掩膜图形阵列；

S40、利用ICP等离子干法蚀刻的方法，将所述光掩膜图形阵列转移到SiO2膜上，得到SiO2图形阵列；

S50、去除SiO2膜，采用ICP等离子干法蚀刻的方法，将所述SiO2图形阵列转移到所述蓝宝石衬底上面，得到Al2O3图形阵列。

优选方式为，所述激光射线的波长在1-190nm或191-2000nm内。

优选方式为，所述SiO2膜的厚度为10-10000nm。

优选方式为，所述光刻胶为正胶，所述光刻胶的厚度范围为50nm-4000nm。

优选方式为，所述步骤S30中的，所述光掩膜图形阵列为方形纳米阵列或圆形纳米阵列。

优选方式为，所述步骤S30中的所述光掩膜图形阵列为正六边行分布或正三角型分布。