CN102368518A - 一种简易纳米级pss衬底制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种简易纳米级PSS衬底制备方法，在蓝宝石衬底上沉积一层SiO2膜，在SiO2膜沉积一层ITO或ZnO，通过高温退火，使ITO或ZnO薄膜产生团聚现象，退火温度高低来改变SiO2膜上ITO或ZnO颗粒的尺寸及分布程度，用干法刻蚀掉未被ITO或ZnO颗粒挡住的SiO2膜，这样均匀的ITO或ZnO纳米颗粒图形转移到SiO2膜层，然后放入高温的硫酸与磷酸混合溶液中腐蚀或干法刻蚀，再一次将均匀纳米级的SiO2颗粒图形转移到蓝宝石衬底上，最后用HF酸去掉SiO2掩膜，从而形成纳米级PSS衬底。此发明可以改善LED芯片外量子效应，制作工艺简易、成本低、生产高效率。

Description

一种简易纳米级PSS衬底制备方法
技术领域
本发明涉及一种LED衬底制作方法，尤其是一种简易纳米级PSS衬底制备方法。
背景技术
发光二极管（LED）是一种电光转换、高效节能、绿色环保、寿命长等优点，在交通指示、户内外全色显示、液晶电视背光源等方面有着广泛的应用，尤其是用LED可以实现半导体固态照明，其有望成为新一代光源进入千家万户，引起人类照明史上的革命，其中蓝宝石衬底生长氮化镓外延的蓝光LED芯片上涂敷黄光荧光粉，蓝光激发荧光粉发出黄光，蓝光与黄光混合得到白光，从而用蓝光LED得到白光。氮化镓衬底材料常见有二种，即蓝宝石和碳化硅，碳化硅机械加工性能差，价格昂贵以及专利方面的问题使其应用得到限制，因此当前用于氮化镓外延生长的衬底主要是蓝宝石，氮化镓外延层与蓝宝石的晶格失配度相当大，残余内应力较大，所以在蓝宝石上生长氮化镓容易造成大量的缺陷，而这些缺陷大大降低发光器件发光效率；同时GaN与空气间存在较大的折射率的差异，光出射角度较小，很大部分被全反射回到LED芯片内部，降低了光的提取效率，增加散热难度，影响LED器件的可靠性。采用纳米级PPS衬底技术可大大降低氮化物材料的位错的密度，缓和外延生长时产生的残余内应力，提高内量子效率，光提取效率大大改善。
目前实现纳米级PPS衬底技术主要采用：电子束光刻技术、纳米压印光刻技术、聚合物光刻技术；以上技术加工复杂、成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米级PPS衬底制造方法，其制程简易、快速、低成本，光子提取效率高，提升产品良率。
本发明的技术方案为：一种简易纳米级PSS衬底制备方法，制备步骤如下：
a、蓝宝石衬底（见图1-A）上沉积一层SiO2膜；步骤蓝宝石衬底上用PECVD设备沉积一层SiO2膜，厚度2000～5000埃，见图1-B。
b、在SiO2膜上沉积一层 ITO或ZnO，厚度1000～3000埃，见图1-C。
c、将步骤b沉积一层 ITO或ZnO的衬底放入300～600℃的退火炉中，进行退火0.5～2 小时，SiO2膜表面上生成均匀的ITO或ZnO晶粒，见图1-D。
d、在c步退火作用后，再RIE设备  参数：CF4:30～60sccm;反应压力：20～100mTorr；功率：300～500W, 刻蚀时间：10～30分钟，再干法刻蚀掉未能被ITO或ZnO颗粒挡住的SiO2膜, 将均匀的纳米状的ITO或ZnO颗粒图形转移到SiO2膜层，形成纳米状的SiO2颗粒，见图1-E。
e、在d步骤后再放入230～350℃温度的硫酸与磷酸混合溶液中H2SO4: H3PO4=3:1腐蚀约10～30分钟，腐蚀掉未被SiO2颗粒挡住的蓝宝衬底，见图1-F。
f、在e步骤后用HF酸腐蚀10～30分钟，去掉SiO2掩膜，形成纳米级PSS衬底，见图1-G。 
本发明的优点在于：其制程相对于常规的PSS技术，其技术要求较低，蚀刻速度快；免除掉昂贵的光刻设备，加工成本缩减很多；而相对于非PSS制程，本制程在蓝宝石上形成的凹坑图形有利于生长出高质量的氮化镓外延层，有利于提高外量子效应；同时LED激发出的光在这些凹坑图形处反射，可形成散射光，有利于增加光提取效率。
附图说明
图1为本发明一种纳米级PSS衬底制作方法结构示意图；
P1—蓝宝石、P2—SiO2膜、P3—ITO或ZnO、A~G：制程相应步骤的衬底结构形貌。
具体实施方式
图1 A~G显示本发明在发光元器件形成纳米级PPS衬底实施流程；
步骤1：蓝宝石衬底上沉积一层SiO2膜；
步骤2：在SiO2膜上沉积一层 ITO或ZnO膜；
步骤3：沉积一层 ITO或ZnO的衬底放入退火炉中进行退火，SiO2膜表面上生成均匀的ITO或ZnO晶粒
步骤4：在c步退火作用后，再干法刻蚀掉未能被ITO或ZnO颗粒挡住的SiO2膜, 将均匀的纳米状的ITO或ZnO颗粒图形转移到SiO2膜层;，形成纳米状的SiO2颗粒；
步骤5：在d步骤后再放入高温的硫酸与磷酸混合溶液中腐蚀掉未被 SiO2颗粒挡住的蓝宝衬底；
步骤6：在e步骤后用HF酸去掉 SiO2掩膜，形成纳米级PSS衬底.
实施例1
先在蓝宝石衬底上用PECVD设备沉积一层 SiO2膜，厚度约2000～5000埃；
然后在SiO2膜上沉积一层 ITO或ZnO膜，厚度约1000～3000埃；退火炉温度300～600℃对ITO或ZnO膜的退火0.5～2 小时，在SiO SiO2膜表面上生成均匀的ITO或ZnO晶粒（80～300埃）；然后用RIE设备（参数：CF4:30～60sccm;反应压力：20～100mTorr；功率：300～500W, 刻蚀时间：10～30分钟），接着用硫酸与磷酸混合体积比：3:1；温度(230～350℃)的混合溶液中腐蚀10～30分钟；最后用HF酸腐蚀 SiO2掩膜10～30分钟。

Claims (7)

1.一种简易纳米级PSS衬底制备方法，制备步骤如下：
  (a) 蓝宝石衬底上沉积一层SiO2膜；
  (b) 在SiO2膜上沉积一层 ITO或ZnO；
(c) 将步骤b沉积一层 ITO或ZnO的衬底放入退火炉中，进行退火，SiO2膜表面上生成均匀的ITO或ZnO晶粒；
(d)在c步退火作用后，再干法刻蚀掉未能被ITO或ZnO颗粒挡住的SiO2膜, 将均匀的纳米状的ITO或ZnO颗粒图形转移到SiO2膜层，形成纳米状的SiO2颗粒；
(e)在d步骤后再放入高温的硫酸与磷酸混合溶液中腐蚀掉未被SiO2颗粒挡住的蓝宝衬底；
(f)在e步骤后用HF酸去掉SiO2掩膜，形成纳米级PSS衬底。
2.根据权利要求1所述的简易纳米级PSS衬底制备方法，其特征在于：（a）步骤蓝宝石衬底上用PECVD设备沉积一层SiO2膜，厚度2000～5000埃。
3.根据权利要求1所述的简易纳米级PSS衬底制备方法，其特征在于：（b）步骤在SiO2膜上蒸发一层ITO或ZnO，厚度1000～3000埃。
4.根据权利要求1所述的简易纳米级PSS衬底制备方法，其特征在于：（c）步骤将步骤b蒸发一层ITO或ZnO的衬底300～600℃退火炉中进行退火0.5～2 小时，SiO2膜表面上生成均匀的ITO或ZnO晶粒。
5.根据权利要求1所述的简易纳米级PSS衬底制备方法，其特征在于：（d）在c步骤化学作用后，再RIE设备  参数：CF4:30～60sccm;反应压力：20～100mTorr；功率：300～500W, 刻蚀时间：10～30分钟，刻蚀掉未能被未能被ITO或ZnO颗粒挡住的SiO2膜, 均匀的纳米状ITO或ZnO颗粒图形转移到SiO2膜层;，形成纳米状的SiO2颗粒。
6.根据权利要求1所述的简易纳米级PSS衬底制备方法，其特征在于：(e)在d步骤后再放入230～350℃温度的硫酸与磷酸混合溶液中H2SO4: H3PO4=3:1腐蚀约10～30分钟，腐蚀掉未被SiO2颗粒挡住的蓝宝衬底。
7.根据权利要求1所述的简易纳米级PSS衬底制备方法，其特征在于： (f)在e步骤后用HF酸腐蚀10～30分钟，去掉SiO2掩膜，形成纳米级PSS衬底。
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