CN101969088A

CN101969088A - 适用于氮化物led外延生长的纳米级图形衬底的制备方法

Info

Publication number: CN101969088A
Application number: CN 201010263069
Authority: CN
Inventors: 孙莉莉; 闫建昌; 王军喜; 刘乃鑫; 魏同波; 魏学成; 马平; 刘喆; 曾一平; 王国宏; 李晋闽
Original assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Current assignee: Institute of Semiconductors of CAS
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2011-02-09

Abstract

本发明公开了一种适用于氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的制备方法，包括：步骤1：准备并清洗衬底；步骤2：对该衬底进行前烘，然后涂敷光刻胶；步骤3：用氧等离子体刻蚀该光刻胶，在该衬底上形成一层纳米尺寸胶点；步骤4：以形成的该纳米尺寸胶点为掩膜刻蚀该衬底；步骤5：湿法去除光刻胶并清洗，完成纳米级图形衬底的制备。本发明提供的这种适用于氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的制备方法，具有易操作、低成本、低污染等优点，在LED领域具有广阔的应用前景。

Description

适用于氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的制备方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种适用于高效率氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的制备方法。

背景技术

由于氮化物基LED具有节能、寿命长、体积小、低电压和环保等优点，它将引发照明产业的革命。如同半导体晶体管替代电子管一样，在若干年后，LED作为新光源的固态照明灯，将有机会逐渐取代传统的照明灯而进入每一个角落。

目前，氮化物基LED材料主要异质外延生长在蓝宝石、硅、碳化硅等衬底上，主要存在以下两个技术问题。第一，衬底材料和外延层之间存在很大的晶格失配和热膨胀系数差异，所以在利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)、氢化物气相外延(HVPE)或分子束外延(MBE)等技术生长的氮化物外延层中，存在很大的应力和较多的缺陷，导致材料质量差、器件的内量子效率低。第二，氮化物外延材料的折射率与空气的折射率相差很大，光的出射角很小，绝大部分光被全反射回LED器件内部，导致器件的外量子效率低。

采用图形衬底技术一方面可以减小由于晶格失配导致的应力，降低氮化物外延层中的位错密度，提高LED的内量子效率。另一方面，图形衬底可以通过斜面反射改变光的传播方向，让原来处在临界角外的光线重新以小于临界角的入射角入射到表面，从而提高LED的外量子效率。

图形衬底包括微米级图形衬底和纳米级图形衬底。如文献[J.Phys.D：Appl.Phys.，41(2008)115106]中报道的，与微米级图形衬底相比，纳米级图形衬底更有利于提高器件的发光效率。由于分辨率的限制，传统的光刻技术很难制备纳米图形衬底。纳米图形衬底需要通过分辨率极高的先进光刻技术进行制备，例如电子束光刻，生产成本很高。

公开号为CN 101373714 A的专利报道了一种采用金属自组装技术制备纳米级图形衬底的方法，但是需要淀积氧化硅、淀积金属、氮气高温退火等多步工艺，这也会增加纳米图形衬底的成本。

文献[Nanotechnology，20(2009)445304]中发现，采用氧等离子体干法去胶时在衬底表面很容易形成纳米级胶点，他们利用这一现象并结合侧墙工艺，成功制备出MEMS领域中所需要的各种纳米结构。

本发明提出了基于这种现象制备适用于高效率氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种适用于氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的制备方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种适用于氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的制备方法，该方法包括：

步骤1：准备并清洗衬底；

步骤2：对该衬底进行前烘，然后涂敷光刻胶；

步骤3：用氧等离子体刻蚀该光刻胶，在该衬底上形成一层纳米尺寸胶点；

步骤4：以形成的该纳米尺寸胶点为掩膜刻蚀该衬底；

步骤5：湿法去除光刻胶并清洗，完成纳米级图形衬底的制备。

上述方案中，步骤1中所述衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底或氮化铝衬底。

上述方案中，步骤2中所述光刻胶为正胶或负胶。

上述方案中，步骤2中所述涂敷光刻胶后，还包括后烘步骤。

上述方案中，步骤3中所述纳米尺寸胶点，其尺寸和间距通过刻蚀时间来控制，刻蚀时间越长，纳米胶点尺寸越小，胶点之间的间距越大。

(三)有益效果

本发明提供的这种适用于氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的制备方法，具有易操作、低成本、低污染等优点，在LED领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明提供的制备适用于高效率氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的方法流程图；

图2是依照本发明实施例的纳米级图形衬底的制备流程示意图，其中：

图2(a)为在蓝宝石衬底上旋涂光刻胶，并对光刻胶进行后烘；

图2(b)为对旋涂的光刻胶进行氧等离子体干法刻蚀，在蓝宝石衬底上形成一层纳米级胶点；

图2(c)为以形成的胶点为掩膜，干法刻蚀蓝宝石衬底；

图2(d)为湿法去胶清洗，形成所需的蓝宝石图形衬底。

图2中各层材料情况如下：1为蓝宝石衬底；2为光刻胶；3为纳米尺寸胶点。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，图1是本发明提供的制备适用于高效率氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的方法流程图，该方法包括以下步骤：

步骤1：准备并清洗衬底；

步骤2：对该衬底进行前烘，然后涂敷光刻胶；

步骤4：以形成的该纳米尺寸胶点为掩膜刻蚀该衬底；

图2是依照本发明实施例的纳米级图形衬底的制备流程示意图，主要包括以下工艺步骤：

1)准备并清洗蓝宝石衬底；

2)对蓝宝石衬底进行前烘；

3)在蓝宝石衬底上旋涂光刻胶，如图2(a)所示；

4)对蓝宝石上的光刻胶进行后烘处理；

5)用氧等离子体刻蚀光刻胶，在所述的衬底上形成一层纳米尺寸胶点，如图2(b)所示；

6)以形成的胶点为掩膜刻蚀衬底，如图2(c)所示；

7)湿法去胶清洗，完成纳米级图形衬底的制备，如图2(d)所示。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种适用于氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的制备方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1：准备并清洗衬底；

步骤2：对该衬底进行前烘，然后涂敷光刻胶；

步骤4：以形成的该纳米尺寸胶点为掩膜刻蚀该衬底；

2.根据权利要求1所述的适用于氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的制备方法，其特征在于，步骤1中所述衬底为蓝宝石衬底、碳化硅衬底、氮化镓衬底或氮化铝衬底。

3.根据权利要求1所述的适用于氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的制备方法，其特征在于，步骤2中所述光刻胶为正胶或负胶。

4.根据权利要求1所述的适用于氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的制备方法，其特征在于，步骤2中所述涂敷光刻胶后，还包括后烘步骤。

5.根据权利要求1所述的适用于氮化物LED外延生长的纳米级图形衬底的制备方法，其特征在于，步骤3中所述纳米尺寸胶点，其尺寸和间距通过刻蚀时间来控制，刻蚀时间越长，纳米胶点尺寸越小，胶点之间的间距越大。