[發(fā)明專利]納米圖形襯底的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111651524.3
• 申請(qǐng)日: 2021-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN114300588B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉寧煬;李祈昕;楊榮宜;曾昭燴;任遠(yuǎn);何晨光;陳志濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00;H01L33/20;H01L33/22
• 代理公司: 北京商專永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11400
• 代理人: 李彬彬;陳莉娥

本發(fā)明公開一種納米圖形襯底的制備方法，其通過(guò)對(duì)依次設(shè)置在透明襯底上的透光層和不透光層分別進(jìn)行刻蝕，在不透光層上形成錐臺(tái)形的第二孔洞和在透光層上形成第三孔洞；并通過(guò)去除第一掩膜，形成第一坯體，以及在第二孔洞和第三孔洞中制備第二掩膜，再對(duì)透光層和不透光層分別進(jìn)行刻蝕，在不透光層上形成錐形的第一凸起和在透光層上形成第二凸起的方式，在襯底上形成具有嚴(yán)格周期的圖形，而且，由于在襯底上形成的圖形的圖案可以根據(jù)第二孔洞的設(shè)置實(shí)現(xiàn)，且刻蝕過(guò)程無(wú)需借助昂貴的專用設(shè)備，可以在不提高成本的基礎(chǔ)上，在大尺寸的襯底上靈活地制備圖案復(fù)雜的圖形。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖形襯底的制備方法，具體涉及一種納米圖形襯底的制備方法。

背景技術(shù)

為了減少在透明襯底上外延生長(zhǎng)的材料的位錯(cuò)密度，研發(fā)人員通過(guò)不斷的研究實(shí)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)先對(duì)透明襯底進(jìn)行圖形化處理，制得圖形化透明襯底，再在圖形化透明襯底的經(jīng)過(guò)圖形化處理的表面上進(jìn)行外延生長(zhǎng)，可以減小外延生長(zhǎng)在圖形化透明襯底上的材料的位錯(cuò)密度；而且，當(dāng)圖形化透明襯底應(yīng)用在倒裝LED中時(shí)，可以降低光線自圖形化透明襯底進(jìn)入空氣的過(guò)程中出現(xiàn)全反射的概率，增加了倒裝LED的光從圖形化透明襯底出射的幾率，從而提高光的提取效率。例如，通過(guò)在藍(lán)寶石襯底上進(jìn)行圖形化，制得圖形化藍(lán)寶石襯底(Patterned?Sapphire?Substrate，簡(jiǎn)稱PSS)的方式，來(lái)減小在藍(lán)寶石襯底的圖形化的表面上外延生長(zhǎng)的材料的位錯(cuò)密度。

而納米圖形化透明襯底由于其功能結(jié)構(gòu)的尺寸在納米范圍，與圖形化透明襯底相比，更加有利于外延生長(zhǎng)在其上的材料的位錯(cuò)合并。而且，當(dāng)納米圖形化透明襯底為納米圖形化藍(lán)寶石襯底(Nano?Patterned?Sapphire?Substrate，簡(jiǎn)稱NPSS)時(shí)，還有利于部分橫磁模(Transverse?Magnetic?Modes，簡(jiǎn)稱TM模)的光散射到垂直傳播方向，從而有利于提高出光。由此，使得納米圖形化透明襯底在深紫外LED等器件中具有重要地位。

目前，制備納米圖形化透明襯底的方法主要采用聚焦離子束刻蝕((Focused?Ionbeam，簡(jiǎn)稱FIB)、電子束曝光(electron?beam?lithography，簡(jiǎn)稱EBL)、納米壓印和納米球自組裝等工藝。但是，這些制備工藝都存在一些不足：FIB和EBL的設(shè)備昂貴，且由于均采用逐點(diǎn)掃描的加工方式，當(dāng)樣品面積較大時(shí)效率較低；納米壓印的模板成本較高，且一旦定型無(wú)法更改，使用的靈活性較差；納米球自組裝方法雖然在制備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的納米圖形時(shí)高效且成本低，但是，其僅能制備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且單一的納米圖形，且制得的納米圖形無(wú)法滿足嚴(yán)格的周期性要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的納米圖形襯底制備方法無(wú)法同時(shí)滿足成本低、在大面積襯底上高效制備圖形、靈活性高和制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)的圖形等問(wèn)題中的至少兩個(gè)問(wèn)題，發(fā)明人經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：通過(guò)在透明襯底上制備透光層和不透光層，以及通過(guò)調(diào)整透光層和不透光層的刻蝕方式，可以在不花費(fèi)高成本的基礎(chǔ)上，制備出圖形復(fù)雜的大面積襯底，而且，制備過(guò)程無(wú)需借助納米壓印模板，可以根據(jù)需要靈活地調(diào)整圖形的圖案。由此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種納米圖形襯底的制備方法。

該納米圖形襯底的制備方法包括以下步驟：

S10：在透明襯底上依次制備透光層和不透光層；

S20：在不透光層上制備具有第一孔洞的第一掩膜，第一孔洞將不透光層的上表面與外部連通；

S30：在不透光層的位于第一孔洞的下方制備錐臺(tái)形的第二孔洞，第二孔洞將透光層的上表面與外部連通；

S40：在透光層的位于第二孔洞的下方制備第三孔洞，第三孔洞將透明襯底的上表面與外部連通；

S50：去除第一掩膜，形成第一坯體；

S60：在第二孔洞和第三孔洞中制備第二掩膜；

S70：對(duì)不透光層進(jìn)行刻蝕，以在第二孔洞的外周形成縱截面為錐形的第一凸起；