[發(fā)明專利]一種納米碗狀藍寶石圖形襯底的制作方法

無效

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• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN102790150A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設計）人: 李璟;李鴻漸;張溢
• 申請（專利權）人: 揚州中科半導體照明有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20
• 代理公司: 揚州市錦江專利事務所 32106
• 代理人: 江平

技術領域

本發(fā)明涉及半導體生產技術領域。

背景技術

眾所周知，采用圖形化藍寶石襯底技術可以降低藍寶石襯底和氮化物外延層由于晶格失配引起的應力，降低GaN材料中的位錯密度，提高LED器件的內量子效率，同時大大增加光的逃逸出射幾率，提高光提取效率。

目前常用的制備藍寶石圖形襯底的方法是：先在藍寶石襯底表面涂覆光刻膠，光刻顯影出微米量級的圖形（2～5um），圖形形狀通常為圓形，圖形之間的間距為1-3μm。以光刻膠為掩膜，采用濕法腐蝕或干法刻蝕的方法刻蝕藍寶石表面，得到圖形化藍寶石襯底。此方法中的圖形尺寸是微米量級、圖形較大，而且圖形是凸起狀，對于材料應力的釋放作用和降低材料的缺陷密度作用有限。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是一種可提高光的逃逸出射幾率的納米碗狀藍寶石圖形襯底的制作方法。

本發(fā)明包括以下生產步驟：

1）在蒸發(fā)臺上，在藍寶石襯底表面蒸鍍厚度為100～800納米的氯化銫薄膜；

2）向蒸發(fā)臺腔室中充入水汽，時間5～30分鐘，使藍寶石襯底表面的氯化銫薄膜吸收水分長大形成氯化銫納米島，使各納米島與相鄰的納米島之間的間隙的占空比為1：1；

3）在氯化銫納米島的外表面采用PECVD（等離子增強型化學氣相沉積）法沉積厚度為0.5～1um的二氧化硅薄膜；

4）以去離子水超聲5～15分鐘，去除藍寶石表面的氯化銫納米島，形成二氧化硅納米碗層，該二氧化硅納米碗層為由相連的多個背面分別朝向藍寶石襯底的碗形二氧化硅納米材料組成；

5）以二氧化硅納米碗層作為刻蝕掩膜，對藍寶石表面進行ICP（感應耦合等離子體）刻蝕，使二氧化硅納米碗層的各碗形二氧化硅納米層連接到藍寶石襯底上；

6）在BOE溶液中超聲或浸泡，將藍寶石襯底表面的二氧化硅納米碗層去除干凈，露出納米碗狀的藍寶石圖形化表面。

本發(fā)明提供的是一種圖形尺寸為納米量級、圖形形狀為納米碗狀的藍寶石圖形襯底，能夠降低氮化物外延層中的位錯密度，提高外延材料的晶體質量和發(fā)光強度。

以本發(fā)明制成的藍寶石圖形襯底上的GaN基LED材料與常規(guī)方法制成的微米圖形襯底上的GaN基LED材料的XRD（X射線雙晶衍射）特性對比，本發(fā)明襯底上的GaN基LED材料在（0002）方向X射線衍射測試的半高寬較小、發(fā)光強度增加，反映出材料質量較好。可見，以本發(fā)明藍寶石圖形襯底制成的LED器件能大大增加光的逃逸出射幾率，提高光提取效率。

另，本發(fā)明所述步驟1）的蒸鍍時間為5～40min。

所述步驟2）各納米島的直徑分別為100～900nm，相鄰的納米島之間的間隙為100～900nm。

所述步驟5）中，刻蝕時同時使用Cl₂、BCl₃和Ar₂作為刻蝕氣體，其中Cl₂流量為30～100sccm，BCl₃流量為5～20sccm，Ar₂流量為5～25sccm；刻蝕功率為500～1000W；射頻功率為100～300W；刻蝕時間為5～15?min。

所述步驟6）所述各納米碗狀的藍寶石圖形直徑為100～900nm，深度為0.3～1.2μm。

所述步驟6）所述BOE溶液為由體積比為1:7的HF和NH₄F組成。

所述步驟6）中，在BOE溶液中浸泡的時間為10～90s。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例步驟2形成的制品結構示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例步驟3形成的制品結構示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例步驟4形成的制品結構示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例步驟6形成的制品結構示意圖。

圖5為本發(fā)明制成的納米圖形襯底上的GaN基LED材料與常規(guī)方法制成的微米圖形襯底上的GaN基LED材料的XRD（X射線雙晶衍射）特性對比圖。

具體實施方式

一、納米碗狀藍寶石圖形襯底的制作工藝：

步驟1：將藍寶石襯底1放入蒸發(fā)臺，在藍寶石襯底1上表面蒸鍍氯化銫薄膜，時間5～40min，形成的氯化銫薄膜厚度為100～800納米。

步驟2：蒸鍍結束后，向蒸發(fā)臺腔室中充入水汽，時間5～30分鐘，使藍寶石襯底1表面的氯化銫吸收水分逐漸長大形成氯化銫納米島2，各納米島2的直徑分別為100～900nm，相鄰的納米島2之間的間隙為100～900nm，且占空比為1：1。如圖1所示。