[發明專利]一種大面積圖案化藍寶石襯底的制備方法

無效

• 申請號: 201310549792.3
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103579421A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 倪蒙陽;郭旭;袁長勝
• 申請（專利權）人: 無錫英普林納米科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;G03F7/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本發明屬于微納米加工領域，具體涉及利用納米壓印方法制備大面積納米圖案化藍寶石襯底的方法。

背景技術

當前資源匱乏、能源緊張已成為全球性問題，在如此大環境下，世界各國均不約而同的開始將目光投向新型照明光源的研發制備和產業化上。上世紀九十年代LED技術取得了重大的突破，目前LED在大面積顯示，交通燈，照明，通信等方面發揮著重大作用。特別是照明方面，LED作為第四代光源，對比白熾燈和節能燈在節能和壽命方面有著極大的優勢。理論上可實現只消耗白熾燈10%的能耗，比熒光燈節能50%，而壽命則是熒光燈的10倍、白熾燈的100倍。然而由于工業生產條件的限制，LED存在發光亮度不足、發光效率不高的缺點。研究表明，圖案化藍寶石襯底設計是目前用于提高LED發光效率的一個普遍做法。

納米壓印技術是1995年由Stephen?Chou首先提出，由于其高產量、高分辨率、低成本的優點，被列為下一代集成電路生產工藝之一，有利于大規模的工業生產應用。熱納米壓印技術中，納米壓印模板需要具備能夠多次重復使用并且表面易于清潔的特點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種合適的方法制備可多次使用的納米壓印模板，并利用該模板進行納米壓印制備大面積圖案化藍寶石襯底的方法，用于提高LED發光效率。

本發明采用的技術方案為：

一種大面積圖案化藍寶石襯底的制備方法，具體步驟如下：

(1)制備納米壓印用的金屬Ni模板：a)在(100)硅片上用EBL制備納米孔陣硅模板A；b)利用電子束蒸鍍設備在硅模板A上沉積10nm厚的金屬Ni；c)將步驟b)制備的硅模板A在Ni的電鍍液中電鍍金屬Ni層至所需厚度，然后將電鍍的金屬Ni層與硅模板A分離，得到金屬Ni點陣模板B，其周期與硅模板A相同，但是其結構與硅模板A相反；

(2)利用(1)中制備的金屬Ni模板進行熱壓印以及電子束蒸鍍、舉離工藝：a)在藍寶石襯底上旋涂特定厚度的熱壓印膠，利用(1)中得到的金屬Ni點陣模板B進行熱壓??；金屬Ni模板表面易于清潔，可以在熱壓印中多次使用；b)利用熱壓印得到的熱壓膠結構，在O₂等離子體中刻蝕至藍寶石襯底露出；c)利用電子束蒸鍍在刻蝕完的藍寶石襯底表面沉積一層金屬，再舉離得到表面具有金屬點陣掩膜結構的藍寶石襯底；

(3)利用(2)中得到的金屬點陣掩膜層進行藍寶石襯底的刻蝕：將(2)中得到的藍寶石襯底在ICP中用Cl₂和BCl₃進行刻蝕，將殘余金屬點陣掩膜層洗去，得到納米圖案化的藍寶石襯底。

使用本發明方法制備納米圖案化藍寶石襯底具有以下有益效果：（1）納米壓印方法制備圖案化襯底具有高產率、低成本、高分辨率的優點，適合大規模工業生產；（2）Ni模板表面能低，易于清潔，強度高，可以多次重復在熱壓印中使用；（3）利用金屬掩膜進行刻蝕藍寶石襯底方向性好、刻蝕選擇比高。

附圖說明

圖1為本發明圖案化藍寶石襯底制備流程圖，其中，1-硅襯底；2-電子束光刻膠；3-金屬鎳；4-藍寶石襯底；5-熱壓膠；6-圖案化藍寶石襯底。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。

實施例1

(1)制備400nm周期金屬Ni點陣結構

a)在處理過的(100)硅片旋涂一層200nm左右厚度的PMMA，之后利用EBL曝光顯影得到400nm周期的納米孔陣PMMA結構，利用PMMA為刻蝕掩膜，將結構轉移至硅襯底上，得到硅模板A；

b)利用電子束蒸鍍設備在硅模板A上沉積10nm金屬Ni，在Ni電鍍液中電鍍金屬Ni層至150微米厚，將電鍍Ni層與模板A分離，得到金屬Ni點陣模板B，其周期與硅模板A相同，但是其結構與硅模板A相反；電鍍液主要成分為:硫酸鎳、氯化鈉、硼酸；電鍍時間為6h；

(2)利用(1)中制備的Ni點陣模板B進行熱納米壓印

a)在藍寶石襯底表面旋涂200nm厚度的PMMA熱壓膠；轉速3000r/m，時間1min；

b)用金屬Ni模板B壓印旋涂好壓印膠的藍寶石襯底，壓力為0.6MPa，壓印時間為5min；

c)將藍寶石襯底與金屬Ni模板B分離，得到具有400nm孔陣PMMA結構的藍寶石襯底C；

(3)利用(2)中壓印得到的藍寶石襯底C制備圖案化藍寶石襯底