[发明专利]α‑Al2O3单晶表面SiO2掩膜的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单晶表面SiO₂掩膜的制作方法。

背景技术

α-Al₂O3是氧化铝的最普遍结构晶型，α-Al₂O₃单晶又叫刚玉，蓝宝石，红宝石。α-Al₂O₃单晶拥有许多独特的物理化学性能，是一种重要的电子、陶瓷、催化用氧化物材料，在这些应用中，蓝宝石作为制备GaN基薄膜外延生长所需的衬底材料，生长在普通蓝宝石衬底上的GaN，大量位错缺陷从底部向上传播。生长在沟槽型蓝宝石衬底(深度1μm)上的GaN，GaN层在蓝宝石衬底顶部进行侧向生长，在图形侧壁上两个生长前沿边界合并时形成了一些空洞。GaN在PSS上的异质结构的侧向生长区域位错弯曲了90°，位错没有传播到GaN层的表面，从而增强GaN基发光二极管(LED)的发光性能。

α-Al₂O₃单晶的图形化衬底制作方法主要分为干法刻蚀和湿法刻蚀，目前湿法刻蚀成本较低，但需要在α-Al₂O₃单晶表面做二氧化硅掩膜，SiO₂掩膜覆盖部分的α-Al₂O₃单晶受到保护，不被刻蚀。未覆盖SiO₂掩膜覆盖部分被高温强酸刻蚀，从而在α-Al₂O₃单晶表面生成图形。

但是光刻工艺制备SiO₂掩膜步骤复杂，成本高，导致现有α-Al₂O₃单晶表面SiO₂掩膜难以、在α-Al₂O₃上制备的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决光刻工艺制备SiO₂掩膜步骤复杂，成本高，导致现有α-Al₂O₃单晶表面SiO₂掩膜难以在α-Al₂O₃上制备的问题，本发明提供了一种α-Al₂O₃单晶表面SiO₂掩膜的制作方法。

本发明的α-Al₂O₃单晶表面SiO₂掩膜的制作方法是通过以下步骤实现的：

一、预处理：

在室温下，将α-Al₂O₃单晶置于乙醇中浸泡12h，然后用去离子水冲洗α-Al₂O₃单晶，再氮气吹干；

在室温下，将SiO₂球加入到无水乙醇中，超声分散10min；

二、将经过步骤一处理的α-Al₂O₃单晶置于刚玉坩埚中，并将分散了SiO₂球的无水乙醇滴加于α-Al₂O₃单晶表面，至分散了SiO₂球的无水乙醇铺满α-Al₂O₃单晶的表面；

三、将经步骤二处理后的α-Al₂O₃单晶置于室温下5min，然后放置于管式炉中，设置管式炉温度由20℃经200min升温到1000℃，并恒温20min，再由1000℃经80min升温到1300℃～1450℃，恒温1h～2h，最后由1300℃～1450℃经800min降温至20℃，完成α-Al₂O₃单晶表面SiO₂掩膜的制作。

本发明的步骤一中所述SiO₂球直径为5微米。

本发明的步骤一中使用的无水乙醇为市售产品。

本发明的α-Al₂O₃单晶表面SiO₂掩膜的制作方法是一种简单的微米级、纳米级SiO₂掩膜制备方法，能简单地在α-Al₂O₃单晶表面制备SiO₂掩膜，且可得到微米级六边形SiO₂掩膜和纳米级半球形SiO₂掩膜，该制备方法重复性好。制备的SiO₂掩膜设备简单，操作方便，易于掌握，过程安全、无污染。