CN102299055A - 于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法 - Google Patents

于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102299055A
CN102299055A CN2011101574160A CN201110157416A CN102299055A CN 102299055 A CN102299055 A CN 102299055A CN 2011101574160 A CN2011101574160 A CN 2011101574160A CN 201110157416 A CN201110157416 A CN 201110157416A CN 102299055 A CN102299055 A CN 102299055A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sapphire substrate
metal layer
thin
thin metal
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011101574160A
Other languages
English (en)
Inventor
陈达军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xuzhou GCL Photoelectric Technology Co., Ltd.
Original Assignee
Gcl Photoelectric Technology (zhangjiagang) Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gcl Photoelectric Technology (zhangjiagang) Co Ltd filed Critical Gcl Photoelectric Technology (zhangjiagang) Co Ltd
Priority to CN2011101574160A priority Critical patent/CN102299055A/zh
Publication of CN102299055A publication Critical patent/CN102299055A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法，是取一个蓝宝石衬底并在表面配置一个金属薄层；将蓝宝石衬底与金属薄层的组合加热，使得金属薄层的温度接近自身的熔点；藉表面张力的作用，使金属薄层得以破裂，进而每一个金属裂块收缩形成金属纳米球，且分布于蓝宝石衬底上形成金属掩膜。其次也可以在金属薄层与蓝宝石衬底之间再配置一个二氧化硅薄层。由于金属掩膜的形成是利用加热及自身的表面张力作用，因此制作成本低，此外金属掩膜上具有微小的图形，有助将蓝宝石衬底表面蚀刻成具有纳米尺寸的凹凸图形。

Description

于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法
技术领域
本发明涉及蚀刻掩膜制作领域，特别是在蓝宝石衬底表面利用金属薄层制作出纳米级金属球以形成蚀刻掩膜的制作方法。
背景技术
目前蓝宝石衬底是氮化物进行异质外延生长最为常用的衬底之一。由于蓝宝石衬底和氮化物外延层间存在很大晶格常数失配和热膨胀系数差异，因此氮化物外延层中存在很大的残余应力和诸多晶体缺陷，影响了材料的晶体质量，限制了器件光电性能的进一步提高。同时GaN和空气间存在较大的折射率的差异，光的出射角很小，绝大部分被全反射又回到LED器件内部，这既降低了光的提取效率又增加了散热难度，影响了LED器件的稳定性。采用图形化蓝宝石衬底技术可以缓解异质外延生长中蓝宝石衬底和氮化物外延层由于晶格失配引起的应力，降低了氮化物材料中的位错密度，提高器件的内量子效率。
例如中国专利CN101345274揭示一种利用图形化衬底提高GaN基LED发光效率的方法，包括：在蓝宝石衬底上淀积一层二氧化硅膜；光刻出光刻胶图形阵列；以光刻胶图形阵列作掩膜，刻蚀出具有图形结构的二氧化硅膜；以具有图形结构的二氧化硅膜作为掩膜，刻蚀蓝宝石衬底，将图形刻蚀到蓝宝石衬底上；将蓝宝石衬底清洗干净；形成横截面为三角形的金字塔结构；在图形蓝宝石衬底上生长低温成核层；在低温成核层上继续升高温度生长n型掺杂的GaN层，生长出低位错密度且表面具有V形坑阵列结构；继续生长LED结构材料所需的多量子井层和P型材料层，并使最终的表面仍具有V形坑阵列结构。
然而传统的图形构图方法是光刻工艺。但是图形的宽度范围是由照射到图形掩模上的光的波长所决定，所以要形成小于100纳米的结构非常困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法，其主要能够制作出纳米尺寸的金属球，并以金属纳米球的分布作为掩膜(mask)，进而搭配蚀刻手段而在蓝宝石衬底表面形成纳米尺寸的凹凸图形。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法，包含：
取一个蓝宝石衬底并在表面配置一个金属薄层；
将蓝宝石衬底与金属薄层的组合加热，使得金属薄层的温度接近自身的熔点；
藉表面张力的作用，使金属薄层得以破裂，进而每一个金属裂块收缩形成金属纳米球，且分布于蓝宝石衬底上形成金属掩膜。
在本发明的实施措施中：
还包含利用蚀刻方式并搭配各金属纳米球所构成的金属掩膜，可将蓝宝石衬底表面蚀刻成具有纳米尺寸的凹凸图形。
所述金属薄层为镍、铝、钛、铬，或其合金。
所述金属薄层的厚度为2nm至5nm。
又本发明也可以采用以下的技术方案：
一种于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法，包含：
取一个蓝宝石衬底并在表面配置一个二氧化硅薄层；
又在蓝宝石衬底与二氧化硅薄层的组合，配置一个金属薄层位于二氧化硅薄层上；
将蓝宝石衬底、二氧化硅薄层与金属薄层的组合加热，使得金属薄层的温度接近自身的熔点；
藉表面张力的作用，使金属薄层得以破裂，进而每一个金属裂块收缩形成金属纳米球，且分布于二氧化硅薄层上形成金属掩膜。
还包含利用蚀刻方式并搭配各金属纳米球所构成的金属掩膜，可将二氧化硅薄层制作成具有纳米尺寸图形的二氧化硅掩膜，并再藉二氧化硅掩膜的屏蔽作用及搭配蚀刻手段，可将蓝宝石衬底表面制作出具有纳米尺寸的凹凸图形。
所述金属薄层为镍、铝、钛、铬，或其合金。
所述金属薄层的厚度为2nm至5nm。
所述二氧化硅薄层的厚度为1nm至2nm。
本发明的优点在于：
1.由于金属薄层自身厚度仅为2至5纳米(2nm至5nm)，所以金属薄层在接近熔化的状态下破裂且收缩成球体状，各球体的尺寸也为纳米尺寸，同时也使相邻金属纳米球之间的间距也符合纳米尺寸，因此各纳米金属球所构成的金属掩膜不论是作为蓝宝石衬底的蚀刻掩膜，还是二氧化硅的蚀刻掩膜，均可获致纳米尺寸的图形。
2.由于金属薄膜是以加热至接近自身熔点，以及搭配表面张力的作用，进而自动破裂并形成纳米金属球，所以制作成本低，可以符合生产制造的需求。
附图说明
图1为本发明第一实施例的制作步骤示意图一；
图2为本发明第一实施例的制作步骤示意图二；
图3为本发明第二实施例的制作步骤示意图一；
图4为本发明第二实施例的制作步骤示意图二；
图5为本发明第二实施例的制作步骤示意图三。
具体实施方式
以下即依本发明的目的、功效及结构组态，举出较佳实施例并配合附图详细说明。
请参阅图1，图中显示为本发明的第一实施例。其中图(a)部份显示一个蓝宝石衬底10一侧配置有一金属薄层20。该金属薄层20可藉由蒸镀、溅镀、化学沉积、贴合或其他的附着方式，附着在蓝宝石衬底10表面。上述的金属薄层20的厚度可以是2nm至5nm，且金属薄层20可以是镍(Ni)、铝(Al)、钛(Ti)、铬(Cr)，或其合金。
图1的(b)部份显示，可对蓝宝石衬底10与金属薄层20的组合加热。具体而言，可将蓝宝石衬底10与金属薄层20的组合置于一个具有快速热处理程序的加热系统中加热，且使得金属薄层20的温度接近自身的熔点。换言之，金属薄层20已接近呈现液化状态。
图1的(c)部份显示，金属薄层20在自身温度接近熔点的状态下，搭配自身的表面张力作用，可使得金属薄层20破裂，进而每一个小裂块可以收缩成球状。值得注意的是每一个收缩后的金属球的体积很小，其可以形成金属纳米球22。而金属纳米球22分布在蓝宝石衬底10表面可以形成一金属掩膜24。
请参阅图2，取金属掩膜24位于蓝宝石衬底10表面的结构体，可利用蚀刻方式并搭配各金属纳米球22所构成的金属掩膜24，进而将蓝宝石衬底10表面蚀刻成具有纳米尺寸的凹凸图形12。
请参阅图3，图中显示为本发明第二实施例。其中图(a)部份显示取一个蓝宝石衬底10并在表面配置一个二氧化硅薄层30；又再蓝宝石衬底10与二氧化硅薄层30的组合上配置一个金属薄层20，该金属薄层20位于二氧化硅薄层30上。
该金属薄层20与二氧化硅薄层30可藉由蒸镀、溅镀、化学沉积、贴合或其他的附着方式附着于相应的表面。又上述的金属薄层20的厚度可以是2nm至5nm，且金属薄层20可以是镍(Ni)、铝(Al)、钛(Ti)、铬(Cr)，或其合金。而二氧化硅薄层30的厚度为1nm至2nm。
图3的(b)部份显示，将蓝宝石衬底10、二氧化硅薄层30与金属薄层20的组合加热，使得金属薄层20的温度接近自身的熔点。
图3的(c)部份显示，藉表面张力的作用，使金属薄层20得以破裂，进而每一个金属裂块收缩形成金属纳米球22，且分布于二氧化硅薄层30上形成金属掩膜24。
图4显示，取一个金属掩膜24、二氧化硅薄层30及蓝宝石衬底10的组合，进而利用蚀刻方式并搭配各金属纳米球22所构成的金属掩膜24，将二氧化硅薄层30制作成具有纳米尺寸图形的二氧化硅掩膜32。
图5显示，可以将位在二氧化硅掩膜32上的金属掩膜(未显示)移除，接着再藉二氧化硅掩膜32的屏蔽作用以及搭配蚀刻手段，可在蓝宝石衬底10表面制作出具有纳米尺寸的凹凸图形12。
第一实施例与第二实施例的差异在于：金属薄层20在二氧化硅薄层30及在蓝宝石衬底10表面，虽然都形成金属纳米球22，但金属薄层20和蓝宝石衬底10间的表面张力，不同于金属薄层20与二氧化硅薄层30的表面张力，所以形成的金属纳米球22大小会不相同。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法，其特征在于，包含：
取一个蓝宝石衬底并在表面配置一个金属薄层；
将蓝宝石衬底与金属薄层的组合加热，使得金属薄层的温度接近自身的熔点；
藉表面张力的作用，使金属薄层得以破裂，进而每一个金属裂块收缩形成金属纳米球，且分布于蓝宝石衬底上形成金属掩膜。
2.如权利要求1所述的于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法，其特征在于：还包含再利用蚀刻方式并搭配各金属纳米球所构成的金属掩膜，可将蓝宝石衬底表面蚀刻成具有纳米尺寸的凹凸图形。
3.如权利要求1所述的于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法，其特征在于：所述金属薄层为镍、铝、钛、铬，或其合金。
4.如权利要求1所述的于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法，其特征在于：所述金属薄层的厚度为2nm至5nm。
5.一种于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法，其特征在于，包含：
取一个蓝宝石衬底并在表面配置一个二氧化硅薄层；
又在蓝宝石衬底与二氧化硅薄层的组合，配置一个金属薄层位于二氧化硅薄层上；
将蓝宝石衬底、二氧化硅薄层与金属薄层的组合加热，使得金属薄层的温度接近自身的熔点；
藉表面张力的作用，使金属薄层得以破裂，进而每一个金属裂块收缩形成金属纳米球，且分布于二氧化硅薄层上形成金属掩膜。
6.如权利要求5所述的于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法，其特征在于：还包含利用蚀刻方式并搭配各金属纳米球所构成的金属掩膜，可将二氧化硅薄层制作成具有纳米尺寸图形的二氧化硅掩膜，并再藉二氧化硅掩膜的屏蔽作用及搭配蚀刻手段，可在蓝宝石衬底表面制作出具有纳米尺寸的凹凸图形。
7.如权利要求5所述的于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法，其特征在于：所述金属薄层为镍、铝、钛、铬，或其合金。
8.如权利要求5所述的于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法，其特征在于：所述金属薄层的厚度为2nm至5nm。
9.如权利要求5所述的于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法，其特征在于：所述二氧化硅薄层的厚度为1nm至2nm。
CN2011101574160A 2011-06-13 2011-06-13 于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法 Pending CN102299055A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101574160A CN102299055A (zh) 2011-06-13 2011-06-13 于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101574160A CN102299055A (zh) 2011-06-13 2011-06-13 于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102299055A true CN102299055A (zh) 2011-12-28

Family

ID=45359380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101574160A Pending CN102299055A (zh) 2011-06-13 2011-06-13 于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102299055A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103066170A (zh) * 2012-12-21 2013-04-24 映瑞光电科技(上海)有限公司 一种纳米级图形化衬底的制造方法
CN103579432A (zh) * 2012-08-01 2014-02-12 新世纪光电股份有限公司 发光二极管元件、其制造方法及覆晶式发光二极管元件
CN105098015A (zh) * 2014-05-23 2015-11-25 惠州比亚迪实业有限公司 半导体层表面粗化方法及具有表面粗化的led结构形成方法
CN105097441A (zh) * 2014-05-23 2015-11-25 比亚迪股份有限公司 半导体层表面粗化方法及具有表面粗化的led结构形成方法
CN114141919A (zh) * 2021-11-29 2022-03-04 江苏第三代半导体研究院有限公司 半导体衬底及其制备方法、半导体器件及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101345274A (zh) * 2007-07-11 2009-01-14 中国科学院半导体研究所 一种利用图形化衬底提高GaN基LED发光效率的方法
CN101373714A (zh) * 2007-08-22 2009-02-25 中国科学院半导体研究所 用于氮化物外延生长的纳米级图形衬底的制作方法
US20090071394A1 (en) * 2001-10-09 2009-03-19 Sumitomo Electronic Industries, Ltd. AlxInyGa1-x-yN MIXTURE CRYSTAL SUBSTRATE, METHOD OF GROWING AlxInyGa1-x-yN MIXTURE CRYSTAL SUBSTRATE AND METHOD OF PRODUCING AlxInyGa1-x-yN MIXTURE CRYSTAL SUBSTRATE
WO2010013936A2 (en) * 2008-08-01 2010-02-04 Siltron Inc. Semiconductor device, light emitting device and method of manufacturing the same
CN101804962A (zh) * 2009-02-17 2010-08-18 林宽锯 无机材料纳米粒子的制法及应用该制法的装置
CN101877330A (zh) * 2009-04-30 2010-11-03 和椿科技股份有限公司 具有周期结构的蓝宝石基板
CN102063013A (zh) * 2009-11-16 2011-05-18 国立中央大学 以纳微米球制作图案化基板的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090071394A1 (en) * 2001-10-09 2009-03-19 Sumitomo Electronic Industries, Ltd. AlxInyGa1-x-yN MIXTURE CRYSTAL SUBSTRATE, METHOD OF GROWING AlxInyGa1-x-yN MIXTURE CRYSTAL SUBSTRATE AND METHOD OF PRODUCING AlxInyGa1-x-yN MIXTURE CRYSTAL SUBSTRATE
CN101345274A (zh) * 2007-07-11 2009-01-14 中国科学院半导体研究所 一种利用图形化衬底提高GaN基LED发光效率的方法
CN101373714A (zh) * 2007-08-22 2009-02-25 中国科学院半导体研究所 用于氮化物外延生长的纳米级图形衬底的制作方法
WO2010013936A2 (en) * 2008-08-01 2010-02-04 Siltron Inc. Semiconductor device, light emitting device and method of manufacturing the same
CN101804962A (zh) * 2009-02-17 2010-08-18 林宽锯 无机材料纳米粒子的制法及应用该制法的装置
CN101877330A (zh) * 2009-04-30 2010-11-03 和椿科技股份有限公司 具有周期结构的蓝宝石基板
CN102063013A (zh) * 2009-11-16 2011-05-18 国立中央大学 以纳微米球制作图案化基板的方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103579432A (zh) * 2012-08-01 2014-02-12 新世纪光电股份有限公司 发光二极管元件、其制造方法及覆晶式发光二极管元件
CN103066170A (zh) * 2012-12-21 2013-04-24 映瑞光电科技(上海)有限公司 一种纳米级图形化衬底的制造方法
CN103066170B (zh) * 2012-12-21 2016-03-30 映瑞光电科技(上海)有限公司 一种纳米级图形化衬底的制造方法
CN105098015A (zh) * 2014-05-23 2015-11-25 惠州比亚迪实业有限公司 半导体层表面粗化方法及具有表面粗化的led结构形成方法
CN105097441A (zh) * 2014-05-23 2015-11-25 比亚迪股份有限公司 半导体层表面粗化方法及具有表面粗化的led结构形成方法
CN114141919A (zh) * 2021-11-29 2022-03-04 江苏第三代半导体研究院有限公司 半导体衬底及其制备方法、半导体器件及其制备方法
CN114141919B (zh) * 2021-11-29 2023-10-20 江苏第三代半导体研究院有限公司 半导体衬底及其制备方法、半导体器件及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8507925B2 (en) Optoelectronic device and method for manufacturing the same
CN102299055A (zh) 于蓝宝石衬底表面制作纳米球的方法
CN102210032B (zh) 用于制造发射辐射的薄膜器件的方法和发射辐射的薄膜器件
JP2010258456A (ja) 周期構造を有するシリコン基板
US20100270263A1 (en) Method for preparing substrate with periodical structure
JP2006295188A (ja) 垂直構造３族窒化物発光素子の製造方法
CN103762287B (zh) 一种新型图形化衬底及其制备方法
CN213124474U (zh) 一种图形化复合衬底和led外延片
CN102484183A (zh) 半导体发光元件
TW201205825A (en) Method for photovoltaic cell texturization
KR20160037948A (ko) 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
CN106206896B (zh) 复合图形化蓝宝石衬底及其外延片的制作方法
CN105206727B (zh) InGaN/GaN多量子阱单纳米柱LED器件及其制备方法
KR101233062B1 (ko) 나노 급 패턴이 형성된 고효율 질화물계 발광다이오드용 기판의 제조방법
CN103579435A (zh) 一种GaN基功率型发光二极管及其制备方法
CN102738339B (zh) 具有图形化结构的铌酸锂衬底及其制造方法
CN103337566A (zh) 一种图形化衬底制作方法
CN101807646A (zh) 用空气形成图形衬底的高效率发光二极管及其制备方法
CN106298450B (zh) 一种纳米级图形化蓝宝石衬底及其制备方法和应用
CN101567415B (zh) 发光二极管芯片衬底结构的制备方法
CN103022300A (zh) 制作微纳米柱发光二极管的方法
KR100716752B1 (ko) 발광 소자와 이의 제조 방법
CN105374907B (zh) 发光二极管芯片的衬底及其制造方法
TW201242111A (en) Method for producing light coupling-out structures in a semiconductor body and light emitting semiconductor body
CN108732652A (zh) 一种氮化物光子晶体及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: XUZHOU GCL PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: GCL PHOTOELECTRIC TECHNOLOGY (ZHANGJIAGANG) CO., LTD.

Effective date: 20120605

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 215600 SUZHOU, JIANGSU PROVINCE TO: 221004 XUZHOU, JIANGSU PROVINCE

TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20120605

Address after: 221004 No. 88 Yang Shan Road, Xuzhou economic and Technological Development Zone, Jiangsu, Xuzhou

Applicant after: Xuzhou GCL Photoelectric Technology Co., Ltd.

Address before: 215600 Zhangjiagang Economic Development Zone, Jiangsu, Suzhou

Applicant before: GCL photoelectric technology (Zhangjiagang) Co., Ltd.

C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20111228