[发明专利]一种蓝宝石复合衬底及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微纳米电子制造技术领域，涉及半导体材料，具体涉及一种蓝宝石复合衬底的制备方法。

背景技术

随着近来LED散热技术的改进，室外照明的大功率LED路灯、投光灯等LED大功率照明灯具已经实现工业化生产并开始被大量应用。对色温和显色性要求很高的室内照明的舞台灯、影棚灯等也已实现量产并投入应用。适用范围最大、用量也最大的通用照明的T8、T5、T4、灯管和代替白炽灯和节能灯的螺口球泡灯以形成系列化，使用寿命已高达5万小时。LED照明已进入高速发展期。

通常，LED的氮化镓系薄膜外延层主要生长在蓝宝石衬底上。蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。但是目前的蓝宝石衬底因其结构的限制，使其对发光二极管的光提取效率低。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种应力有效释放，光提取率高的蓝宝石复合衬底。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种蓝宝石复合衬底，包括蓝宝石基板，所述蓝宝石基板上设有掩膜层，所述掩膜层经过光刻或腐蚀形成图形掩膜层，通过所述图形掩膜层保护腐蚀所述蓝宝石基板形成图形化蓝宝石图形层，所述图形化蓝宝石图形层上设有氧化铝层，所述氧化铝层厚度为10～14nm或101～500nm；所述图形化蓝宝石图形层上相邻图形的底部相互粘连。

优选方式为，所述掩膜层的厚度为10～5000nm。

优选方式为，所述掩膜层为SiO2掩膜层，所述SiO2掩膜层上的图形按正方或六方排列设置。

本发明的第二目的在于提供一种蓝宝石复合衬底的制备方法，该制备方法成本低，可以实现大面积、低成本、工业化的复合图形蓝宝石衬底的制备。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种蓝宝石复合衬底的制备方法，包括以下步骤:

S10、取一所述蓝宝石基板，用硫酸双氧水将所述蓝宝石基板清洗干净；

S20、在所述蓝宝石基板上生长一层保护所述掩膜层，所述掩膜层的厚度为10～5000nm;

S30、在所述掩膜层上涂覆一层光刻胶，利用光刻技术，对所述掩膜层上未设有图形的区域进行光刻，使掩膜层上的图形区域被光刻胶保护，形成图形掩膜层；

S40、利用BOE溶液或RIE刻利用BOE在光刻胶图层的保护下对SiO2掩膜层进行腐蚀，得到图形按正方或六方排列设置的图形掩膜层；

S50、去除上述步骤中残余的光刻胶；

S60、利用硫酸和磷酸溶液，在所述图形掩膜层的保护下，腐蚀至所述蓝宝石基板，使所述图形掩膜层上相邻的图形底部粘连在一起，形成图形化蓝宝石图形层；

S70、使用湿法清洗干净带有掩膜层的图形化蓝宝石基板；

S80、利用溅射设备，在所述图形化蓝宝石图形层上沉积一层所述氮化铝，所述氧化铝的厚度为10～500nm，形成所述蓝宝石复合衬底。

优选方式为，所述步骤S20中的掩膜层，使用等离子增强气相化学沉积或电子束蒸镀的方法制成。

优选方式为，所述步骤S20中，利用BOE在光刻胶图层的保护下对掩膜层进行腐蚀，得到图形按正方或六方排列设置的图形掩膜层。

优选方式为，所述步骤S20中，利用RIE使用CF4气体对掩膜层进行刻蚀，得到图形按正方或六方排列设置的图形掩膜层。

优选方式为，所述步骤S60中，利用浓H2SO4与浓H3PO4的混合溶液腐蚀蓝宝石基板。

优选方式为，所述步骤S60中，利用干法ICP使用BCl3、Cl3、H2、Ar刻蚀蓝宝石基板。