[发明专利]蓝宝石衬底纳米孔制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体微纳加工技术领域，尤其涉及一种蓝宝石衬底纳米孔制备方法。

背景技术

由于图形化衬底技术不但可以降低外延GaN层位错密度、提高晶体质量，并且能很大程度上提高发光二极管的取光效率，因此微米级图形化衬底技术在LED领域运用广泛。与此同时纳米图形化衬底结构的周期近出射波长，易产生布拉格散射，并且图形密度较微米级大，因此纳米图形衬底取光效率比微米级图形衬底更好。

目前能获得纳米级图形化的方法主要包括电子束光刻、浸没式光刻、纳米压印等，这些方法或多或少会存在着加工成本高、效率低下、重复性不好等缺点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种结构均匀、周期可控、占空比可控、低成本的蓝宝石衬底纳米孔制备方法。

本发明提出的具体技术方案为：提供一种蓝宝石衬底纳米孔制备方法，包括以下步骤：

在蓝宝石衬底表面形成一层单晶薄膜；

在所述单晶薄膜上旋涂一层光刻胶；

对光刻胶进行曝光、显影，以形成纳米孔图形；

以形成有纳米孔图形的光刻胶为掩膜干法刻蚀所述单晶薄膜，将所述纳米孔图形转移到单晶薄膜上；

去除光刻胶，以形成有所述纳米孔图形的单晶薄膜为掩膜，对所述蓝宝石衬底进行干法刻蚀，将所述纳米孔图形转移到所述蓝宝石衬底上；

去除所述单晶薄膜。

进一步地，所述单晶薄膜是厚度为200nm～300nm的二氧化硅单晶薄膜。

进一步地，所述单晶薄膜通过蒸镀工艺在蓝宝石衬底表面形成，蒸镀时间为5～8分钟。

进一步地，所述光刻胶是厚度为200nm～300nm的正性光刻胶。

进一步地，旋涂所述光刻胶的转速为10000r/min、时间为30秒，旋涂完成后在95℃温度下烘烤60秒。

进一步地，所述曝光的方法为三光束激光干涉。

进一步地，所述显影步骤中，显影液为质量分数为8‰的氢氧化钠溶液，显影时间为10～15秒。

进一步地，所述干法刻蚀单晶薄膜采用反应离子刻蚀工艺，刻蚀气体为SF₆、CHF₃和He，其中，SF₆流量为5.5sccm，CHF₃流量为32sccm，He流量为150sccm；射频功率为200W，刻蚀时间为2～4分钟。

进一步地，所述去除光刻胶采用的是有机溶剂超声清洗方法。

进一步地，所述干法刻蚀蓝宝石衬底采用电感耦合等离子体刻蚀工艺，刻蚀气体为Cl₂和BCl₃，其中，Cl₂流量为5～45sccm，BCl₃流量为5～45sccm；刻蚀功率为1000～3000W，射频功率为100～500W，蓝宝石衬底温度为20℃，刻蚀时间1～3分钟。

进一步地，所述单晶薄膜的去除工艺采用湿法腐蚀工艺，所述湿法腐蚀工艺的刻蚀液为体积配比为1:5氢氟酸和氟化氨的混合液，腐蚀时间为10～120秒。

本发明提出的蓝宝石衬底纳米孔制备方法，通过采用三光束激光干涉光刻工艺，只需要对光刻胶进行单次曝光，同时采用干法刻蚀工艺对单晶薄膜进行刻蚀，从而快速实现结构均匀、周期可控、占空比可控、低成本的纳米孔拼接块图形化蓝宝石衬底，而且，本发明形成的纳米孔蓝宝石衬底能降低外延氮化物的位错密度，提高发光二极管的取光效率。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：

图1为蓝宝石衬底纳米孔制备方法流程图；

图2-图7为蓝宝石衬底纳米孔制备过程的结构示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图来详细描述本发明的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。

参照图1，并结合图2～图7所示，本实施例提供一种蓝宝石衬底纳米孔制备方法，所述方法包括以下步骤：