[發明專利]一種藍寶石復合襯底及其制備方法

有效

• 申請號: 202110355356.7
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113140618B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 侯想;劉楊;鐘夢潔;林賽;陳鋒;羅榮煌;盧文瑞
• 申請（專利權）人: 福建中晶科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/02
• 代理公司: 福州市景弘專利代理事務所(普通合伙) 35219
• 代理人: 黃以琳;張忠波

一種藍寶石復合襯底的制備方法，包括如下步驟，在藍寶石襯底上生成一層AlN薄膜，利用化學氣相沉積法在AlN層上沉積一層SiO₂層，利用光阻劑及納米壓印設備進行圖形轉移，在SiO₂層上形成光刻膠孔洞，再進行干法蝕刻，使得光刻膠孔洞進一步蝕刻為圖形化孔洞，所述圖形化孔洞貫穿SiO₂層，所述圖形化孔洞為上截面面積大于下截面的漏斗形。本方案采用沉積一層AlN層，再化學氣相沉積法在AlN層上沉積一層SiO2層，通過蝕刻獲得SiO₂層上的圖形化孔洞的做法，能夠提升襯底對于光線的全反射效果，進而提升LED的發光亮度。

技術領域

本發明涉及LED芯片制作技術領域，尤其涉及一種能夠提升亮度的復合襯底的制作方法。

背景技術

GaN作為第三代半導體，是國內外研究的熱點，具有良好的物理性質和化學性質，具有帶隙寬度大、波長隨著參雜不同覆蓋紫外到可見光，GaN在藍綠光可見范圍應用比較成熟，但在紫外光LED應用方面存在很大問題，主要有：高Al組分GaN生長溫度高，制備困難；適合高Al組分的GaN生長的襯底缺乏等。藍寶石襯底是比較成熟的、廣泛使用在目前藍綠光GaN外延生長的襯底，由于藍寶石襯底與GaN晶格失配過大，沉積出的GaN薄膜應變較大，外延缺陷嚴重，量子阱質量下降，導致漏電嚴重。而AlN薄膜與GaN晶格配度好，能提高GaN生長質量，使外延光學性能變好，特別是在高Al組分GaN生長的紫外方面，AlN作為基底或者buffer層比較適合。AlN屬Ⅲ-Ⅴ族化合物絕緣材料，具有高熔點、高硬度、低熱膨脹系數和良好的光學性能等特點，可作為藍寶石襯底與GaN之間的緩沖層，提高外延制備質量。

高性能的GaN基LED作為有潛力的光源已經獲得了廣泛的關注，并在紫外可見光等各個發光波段都得到了廣泛的應用，而提高GaN基LED的光提取效率是進一步將其推廣應用的重要前提。目前圖形化藍寶石襯底都存在出光率不高的情況，大部分光被限制在LED芯片內，現多數研究是通過改變器件中的光回路來提高光提取效率，其操作復雜局限性高，且推廣性差。SiO2薄膜具有絕熱性好，光透過率高，抗腐蝕能力強，良好的介電性質等特點，有極其穩定的化學性質，這些優良的特性使其在半導體領域有著很好的應用，將其作為藍寶石襯底上微圖形的主要材料，能有效提高光提取效率。

在現有的制作技術中，CN 201922247534的技術方案中提到了開口層蝕刻孔洞與半導體層搭配使用的技術方案；現有技術CN201910246248中也提到了蝕刻孔洞的技術方案，但都適用于倒裝電極，無法解決正裝LED發光強度的問題。

發明內容

為此，需要提供一種能夠提升LED發光亮度的藍寶石復合襯底的制備方法。

為實現上述目的，發明人提供了一種藍寶石復合襯底的制備方法，包括如下步驟，在藍寶石襯底上生成一層AlN薄膜，利用化學氣相沉積法在AlN層上沉積一層SiO₂層，利用光阻劑及納米壓印設備進行圖形轉移，在SiO2層上形成光刻膠孔洞，再進行干法蝕刻，使得光刻膠孔洞進一步蝕刻為圖形化孔洞，所述圖形化孔洞貫穿SiO₂層，所述圖形化孔洞為上截面面積大于下截面的漏斗形。

進一步地，所述SiO₂層的厚度為AlN的10-20倍。

進一步地，所述圖形化孔洞的斜角角度為40°-80°。

具體地，在藍寶石襯底上生成一層AlN薄膜具體為，利用磁控濺射方法在Al₂O₃上沉積生成一層AlN薄膜，濺射工藝條件為：濺射功率50w-500w，襯底溫度100-800℃，沉積氣壓0.2Pa，靶材純度為99.999％Al，濺射氣體N₂和Ar，Ar流量20sccm，N₂流量3sccm。