[发明专利]一种面向micro-LED应用的无损微纳结构的制备方法

权利要求书

1.一种无刻蚀损伤可控微纳结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1)选取氮化物半导体外延片，晶格具有分解各向异性，以六方晶格构型稳定存在，其主晶面为极性面，其他的晶面为半极性面或非极性面，对氮化物半导体外延片进行预处理，使得表面洁净；

2)在氮化物半导体外延片上沉积掩膜层，掩膜层采用耐高温材料，掩膜层的材料的分解温度高于氮化物半导体外延片的分解温度；

3)根据所制备的位点可控的微纳结构的要求，设计曝光版图；

4)在掩膜层上旋涂光刻胶，采用图形转移法将设计好的曝光版图转移到光刻胶上；

5)利用等离子体耦合反应离子刻蚀ICP技术，对掩膜层进行干法刻蚀，刻蚀得到图形化掩膜；

6)根据所制备的微纳结构的尺寸、位置和材料的晶格极性，确定热化学刻蚀的温度和压强，在分子束外延MBE的超高真空设备中进行晶格选择性热化学刻蚀；

7)在图形化掩膜保护下，其下方的III族氮化物不会发生热分解，周围则迅速分解，其形貌从二维向一维过度，并且不同晶格极性的晶面具有不同的分解温度，具有各向异性，晶格极性决定各个晶面表面能不同，在热化学刻蚀温度和压强下，分解温度低于热化学刻蚀温度的晶面率先分解，而分解温度在热化学刻蚀温度附近的晶面分解缓慢，分解温度大于热化学刻蚀温度的晶面几乎不分解，且分解速率各不相同，微观上分解的原子从不同晶面逃逸，最终被MBE的真空泵抽走，宏观上其分解路径受到晶格极性的调控，控制温度和时间，最终获得期望的位点可控的微纳结构，由于没有采用等离子体与半导体材反应刻蚀，规避了刻蚀损伤的引入，且各个晶面严格按照各自路径分解，使获得的纳米线结构具有陡直和光滑的侧壁；

8)刻蚀去掉图形化掩膜。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，氮化物半导体外延片采用分子束外延MBE或者金属有机物气象外延MOCVD的方法制备，氮化物半导体外延片的衬底采用蓝宝石、硅或者其自支撑衬底；氮化物半导体外延片为III族、II-VI族或III-V族氮化物半导体外延片。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，利用电子束曝光EBL法或者紫外光刻法，将曝光版图的图形转移到掩膜层上，如果需在曝光、显影、定影后保留非曝光区域的光刻胶，则选择正胶；而如果要保留曝光区域的光刻胶，则应选择负胶。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤6)中，采用具有超高真空氛围的MBE腔体，分解温度在750～1150℃，压强在1×10^-6以下。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤6)中，分解过程利用残余气体分析仪或反射式高能电子衍射仪进行原位监控以调整分解速率。