[发明专利]一种面向micro-LED应用的无损微纳结构的制备方法

摘要

本发明公开了一种面向micro‑LED应用的无损微纳结构的制备方法。本发明通过电子束光刻实现微米或纳米级图形的转移和制备，灵活性强，适用于多种微、纳米器件结构的制备；规避了等离子体刻蚀损伤的引入对材料辐射复合效率的降低作用，有利于进一步提高于光电器件的性能；晶格选择性热化学刻相比传统的半导体刻蚀工艺，获得的位点可控的微米或纳米结构侧壁具有高度陡直性和光滑性，不受刻蚀工艺限制，能够获得不同极性面的位点可控的纳米结构；利用热化学刻蚀工艺制备micro‑LED，无刻蚀损伤引入，改善器件性能，同时兼有现有工艺，能够实现批量生产。

主权项

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。