CN103579424A - 一种制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法，包括：在蓝宝石衬底上生长掩膜材料；对掩膜材料进行光刻，得到具有周期尺寸图形的掩膜；湿法腐蚀蓝宝石衬底得到一定深度的凹坑；干法刻蚀蓝宝石衬底，直至掩膜退缩完全；表面清洗。本发明提供的这种干湿法相结合的技术来制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法，通过先在不消耗掩膜的情况下湿法腐蚀蓝宝石衬底，再进行干法刻蚀蓝宝石衬底，而且极大的提高了掩膜的利用率，使同样周期的图形可以实现更深的深度，达到低反射率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是一种制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法。
背景技术
半导体照明是继白炽灯、荧光灯之后照明光源的又一次革命。半导体照明技术发展迅速、应用领域广泛、产业带动性强、节能潜力大，被公认为最有发展前景的高技术节能产业之一。
以GaN LED为核心的半导体照明产品具有发光效率高、节能、寿命长、绿色环保等优点，被列入国家中长期发展规划纲要第一重点领域的第一优先主题。目前我国半导体照明产业已经具备一定的基础，但高端产品研发不足，缺乏国际竞争力，高端市场被国外大公司垄断。图形化衬底(Pattern Sapphire Substrate，PSS)的出现给LED领域打了一针强心剂，任何采用图形化衬底的生长出来的外延片发光亮度都会高于平面衬底，使整个半导体照明行业的技术水平上升到一个新的高度。
反射率是衡量蓝宝石图形衬底材料的一个重要技术指标，进一步降低图形衬底的反射率是提高器件发光效率的一个重要途径，也是目前面临的一个很大的技术难题。而由于反射率高导致光在材料内部多次反射不能逸出是影响器件效率的重要因素之一。将蓝宝石图形衬底制备成低反射率可有效地减少器件制备后光在材料内部的反射吸收，使更多的光以更短的距离传输出去。经实验论证，降低蓝宝石图形衬底的反射率，可有效减少光在材料内部的行进长度，提高LED的光提取效率。
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干湿法相结合的技术来制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法，包括：步骤1：在蓝宝石衬底上生长掩膜材料；步骤2：对掩膜材料进行光刻，得到具有周期尺寸图形的掩膜；步骤3：湿法腐蚀蓝宝石衬底得到一定深度的凹坑；步骤4：干法刻蚀蓝宝石衬底，直至掩膜退缩完全；步骤5：表面清洗。
上述方案中，步骤1中所述的掩膜材料为二氧化硅、氮化硅或光刻胶。
上述方案中，步骤2中所述的光刻采用步进式光刻机和刻蚀机完成，通过步进式光刻机制备周期图形，并刻蚀掩膜材料得到具有周期尺寸图形的掩膜。
上述方案中，步骤3中所述的湿法腐蚀是采用浓硫酸并加热到280℃进行湿法腐蚀。
上述方案中，步骤4中所述的干法刻蚀蓝宝石衬底是使用干法刻蚀技术，以湿法腐蚀后的掩膜为掩膜来刻蚀蓝宝石衬底，刻蚀气体使用BCl3或者C12。
上述方案中，步骤5中所述的表面清洗为使用硫酸双氧水进行表面清洗。
(三)有益效果
本发明提供的这种干湿法相结合的技术来制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法，通过先在不消耗掩膜的情况下湿法腐蚀蓝宝石衬底，再进行干法刻蚀蓝宝石衬底，而且极大的提高了掩膜的利用率，使同样周期的图形可以实现更深的深度，达到低反射率的目的。
附图说明
为使审查员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，以下结合附图及较佳具体实施例的详细说明如后，其中：
图1是本发明提供的制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法流程图；
图2至图6是依照本发明实施例的制备低反射率蓝宝石图形衬底的工艺流程图；其中：
图2是在蓝宝石衬底上制备氧化硅掩膜后的示意图；
图3为在氧化硅表面进行周期图形化的示意图；
图4是在氧化硅掩膜保护下进行湿法腐蚀蓝宝石的示意图；
图5是沿晶格方向湿法腐蚀完成后进行干法刻蚀示意图；
图6是在掩膜消耗完全后蓝宝石图形衬底表面形成低反射率表面示意图。
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。
本发明关键在于使用干湿法蚀刻相结合的办法制备蓝宝石图形衬底，选择合适的ICP刻蚀条件在蓝宝石表面形成周期图形化，有效减少光的直接反射。材料生长后可有效减少光在材料中的损失，提高光的提取效率和出射率来提高芯片的发光效率。
如图1所示，图1是本发明提供的制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法流程图，该方法包括：
步骤1：在蓝宝石衬底上生长掩膜材料；所述掩膜材料为二氧化硅、氮化硅或光刻胶。
步骤2：对掩膜材料进行光刻，得到具有周期尺寸图形的掩膜；所述光刻采用步进式光刻机和刻蚀机完成，通过步进式光刻机制备周期图形，并刻蚀掩膜材料得到具有周期尺寸图形的掩膜。
步骤3：湿法腐蚀蓝宝石衬底得到一定深度的凹坑；所述湿法腐蚀是采用浓硫酸并加热到280℃进行湿法腐蚀。
步骤4：干法刻蚀蓝宝石衬底，直至掩膜退缩完全；所述干法刻蚀蓝宝石衬底是使用干法刻蚀技术，以湿法腐蚀后的掩膜为掩膜来刻蚀蓝宝石衬底，刻蚀气体使用BCl3或者C12。
步骤5：表面清洗；所述表面清洗为使用硫酸双氧水进行表面清洗。
基于图1所示的制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法流程图，图2至图6是依照本发明实施例的制备低反射率蓝宝石图形衬底的工艺流程图，具体包括：
如图2所示，在蓝宝石衬底1的表面生长二氧化硅掩膜2；
如图3所示，使用步进式光刻机在二氧化硅掩膜2表面进行周期图形化，图形周期为3μm，并进行干法刻蚀二氧化硅掩膜2；
如图4所示，240℃下硫磷酸(体积比3：1)湿法腐蚀蓝宝石衬底1，沿晶向方向充分腐蚀(大于10分钟)；
如图5所示，以二氧化硅为掩膜对蓝宝石衬底进行干法刻蚀；
如图6所示，以合适的刻蚀条件消耗完掩膜，形成三角锥形的周期图形，图形高度大于1.7μm；
用此方法设计制作的蓝宝石图形衬底能降低表面反射率，有效减少光的反射。
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 (6)
1.一种制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法，其特征在于，包括：
步骤1：在蓝宝石衬底上生长掩膜材料；
步骤2：对掩膜材料进行光刻，得到具有周期尺寸图形的掩膜；
步骤3：湿法腐蚀蓝宝石衬底得到一定深度的凹坑；
步骤4：干法刻蚀蓝宝石衬底，直至掩膜退缩完全；
步骤5：表面清洗。
2.根据权利要求1所述的制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法，其特征在于，步骤1中所述的掩膜材料为二氧化硅、氮化硅或光刻胶。
3.根据权利要求1所述的制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法，其特征在于，步骤2中所述的光刻采用步进式光刻机和刻蚀机完成，通过步进式光刻机制备周期图形，并刻蚀掩膜材料得到具有周期尺寸图形的掩膜。
4.根据权利要求1所述的制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法，其特征在于，步骤3中所述的湿法腐蚀是采用浓硫酸并加热到280℃进行湿法腐蚀。
5.根据权利要求1所述的制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法，其特征在于，步骤4中所述的干法刻蚀蓝宝石衬底是使用干法刻蚀技术，以湿法腐蚀后的掩膜为掩膜来刻蚀蓝宝石衬底，刻蚀气体使用BCl3或者C12。
6.根据权利要求1所述的制备低反射率蓝宝石图形衬底的方法，其特征在于，步骤5中所述的表面清洗为使用硫酸双氧水进行表面清洗。
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