一種制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法，包括：在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)掩膜材料；對(duì)掩膜材料進(jìn)行光刻，得到具有周期尺寸圖形的掩膜；濕法腐蝕藍(lán)寶石襯底得到一定深度的凹坑；干法刻蝕藍(lán)寶石襯底，直至掩膜退縮完全；表面清洗。本發(fā)明提供的這種干濕法相結(jié)合的技術(shù)來制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法，通過先在不消耗掩膜的情況下濕法腐蝕藍(lán)寶石襯底，再進(jìn)行干法刻蝕藍(lán)寶石襯底，而且極大的提高了掩膜的利用率，使同樣周期的圖形可以實(shí)現(xiàn)更深的深度，達(dá)到低反射率的目的。
【專利說明】一種制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體照明是繼白熾燈、熒光燈之后照明光源的又一次革命。半導(dǎo)體照明技術(shù)發(fā)展迅速、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)性強(qiáng)、節(jié)能潛力大，被公認(rèn)為最有發(fā)展前景的高技術(shù)節(jié)能
產(chǎn)業(yè)之一。
[0003]以GaN LED為核心的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品具有發(fā)光效率高、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被列入國(guó)家中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃綱要第一重點(diǎn)領(lǐng)域的第一優(yōu)先主題。目前我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)已經(jīng)具備一定的基礎(chǔ)，但高端產(chǎn)品研發(fā)不足，缺乏國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，高端市場(chǎng)被國(guó)外大公司壟斷。圖形化襯底(Pattern Sapphire Substrate, PSS)的出現(xiàn)給LED領(lǐng)域打了一針強(qiáng)心劑，任何采用圖形化襯底的生長(zhǎng)出來的外延片發(fā)光亮度都會(huì)高于平面襯底，使整個(gè)半導(dǎo)體照明行業(yè)的技術(shù)水平上升到一個(gè)新的高度。
[0004]反射率是衡量藍(lán)寶石圖形襯底材料的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)一步降低圖形襯底的反射率是提高器件發(fā)光效率的一個(gè)重要途徑，也是目前面臨的一個(gè)很大的技術(shù)難題。而由于反射率高導(dǎo)致光在材料內(nèi)部多次反射不能逸出是影響器件效率的重要因素之一。將藍(lán)寶石圖形襯底制備成低反射率可有效地減少器件制備后光在材料內(nèi)部的反射吸收，使更多的光以更短的距離傳輸出去。經(jīng)實(shí)驗(yàn)論證，降低藍(lán)寶石圖形襯底的反射率，可有效減少光在材料內(nèi)部的行進(jìn)長(zhǎng)度，提高LED的光提取效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種干濕法相結(jié)合的技術(shù)來制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法，包括:步驟1:在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)掩膜材料；步驟2:對(duì)掩膜材料進(jìn)行光刻，得到具有周期尺寸圖形的掩膜；步驟3:濕法腐蝕藍(lán)寶石襯底得到一定深度的凹坑；步驟4:干法刻蝕藍(lán)寶石襯底，直至掩膜退縮完全；步驟5:表面清洗。
[0009]上述方案中，步驟I中所述的掩膜材料為二氧化硅、氮化硅或光刻膠。
[0010]上述方案中，步驟2中所述的光刻采用步進(jìn)式光刻機(jī)和刻蝕機(jī)完成，通過步進(jìn)式光刻機(jī)制備周期圖形，并刻蝕掩膜材料得到具有周期尺寸圖形的掩膜。
[0011]上述方案中，步驟3中所述的濕法腐蝕是采用濃硫酸并加熱到280°C進(jìn)行濕法腐蝕。
[0012]上述方案中，步驟4中所述的干法刻蝕藍(lán)寶石襯底是使用干法刻蝕技術(shù)，以濕法腐蝕后的掩膜為掩膜來刻蝕藍(lán)寶石襯底，刻蝕氣體使用BCl3或者Cl2。[0013]上述方案中，步驟5中所述的表面清洗為使用硫酸雙氧水進(jìn)行表面清洗。
[0014](三)有益效果
[0015]本發(fā)明提供的這種干濕法相結(jié)合的技術(shù)來制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法，通過先在不消耗掩膜的情況下濕法腐蝕藍(lán)寶石襯底，再進(jìn)行干法刻蝕藍(lán)寶石襯底，而且極大的提高了掩膜的利用率，使同樣周期的圖形可以實(shí)現(xiàn)更深的深度，達(dá)到低反射率的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為使審查員能進(jìn)ー步了解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其目的，以下結(jié)合附圖及較佳具體實(shí)施例的詳細(xì)說明如后，其中:
[0017]圖1是本發(fā)明提供的制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法流程圖；
[0018]圖2至圖6是依照本發(fā)明實(shí)施例的制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的エ藝流程圖；其中:
[0019]圖2是在藍(lán)寶石襯底上制備氧化硅掩膜后的示意圖；
[0020]圖3為在氧化硅表面進(jìn)行周期圖形化的示意圖；
[0021]圖4是在氧化硅掩膜保護(hù)下進(jìn)行濕法腐蝕藍(lán)寶石的示意圖；
[0022]圖5是沿晶格方向濕法腐蝕完成后進(jìn)行干法刻蝕示意圖；
[0023]圖6是在掩膜消耗完全后藍(lán)寶石圖形襯底表面形成低反射率表面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步詳細(xì)說明。
[0025]本發(fā)明關(guān)鍵在于使用干濕法蝕刻相結(jié)合的辦法制備藍(lán)寶石圖形襯底，選擇合適的ICP刻蝕條件在藍(lán)寶石表面形成周期圖形化，有效減少光的直接反射。材料生長(zhǎng)后可有效減少光在材料中的損失，提高光的提取效率和出射率來提高芯片的發(fā)光效率。
[0026]如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法流程圖，該方法包括:
[0027]步驟1:在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)掩膜材料；所述掩膜材料為ニ氧化硅、氮化硅或光刻膠。
[0028]步驟2:對(duì)掩膜材料進(jìn)行光刻，得到具有周期尺寸圖形的掩膜；所述光刻采用步進(jìn)式光刻機(jī)和刻蝕機(jī)完成，通過步進(jìn)式光刻機(jī)制備周期圖形，并刻蝕掩膜材料得到具有周期尺寸圖形的掩膜。
[0029]步驟3:濕法腐蝕藍(lán)寶石襯底得到一定深度的凹坑；所述濕法腐蝕是采用濃硫酸并加熱到280°C進(jìn)行濕法腐蝕。
[0030]步驟4:干法刻蝕藍(lán)寶石襯底，直至掩膜退縮完全；所述干法刻蝕藍(lán)寶石襯底是使用干法刻蝕技木，以濕法腐蝕后的掩膜為掩膜來刻蝕藍(lán)寶石襯底，刻蝕氣體使用BCl3或者Cl20
[0031]步驟5:表面清洗；所述表面清洗為使用硫酸雙氧水進(jìn)行表面清洗。
[0032]基于圖1所示的制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法流程圖，圖2至圖6是依照本發(fā)明實(shí)施例的制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的エ藝流程圖，具體包括:[0033]如圖2所示，在藍(lán)寶石襯底I的表面生長(zhǎng)二氧化硅掩膜2 ；
[0034]如圖3所示，使用步進(jìn)式光刻機(jī)在二氧化硅掩膜2表面進(jìn)行周期圖形化，圖形周期為3 μ m，并進(jìn)行干法刻蝕二氧化硅掩膜2 ；
[0035]如圖4所示，240°C下硫磷酸(體積比3:1)濕法腐蝕藍(lán)寶石襯底1，沿晶向方向充分腐蝕(大于10分鐘)；
[0036]如圖5所示，以二氧化硅為掩膜對(duì)藍(lán)寶石襯底進(jìn)行干法刻蝕；
[0037]如圖6所示，以合適的刻蝕條件消耗完掩膜，形成三角錐形的周期圖形，圖形高度大于1.7 μ m ;
[0038]用此方法設(shè)計(jì)制作的藍(lán)寶石圖形襯底能降低表面反射率，有效減少光的反射。
[0039]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法，其特征在于，包括: 步驟1:在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)掩膜材料； 步驟2:對(duì)掩膜材料進(jìn)行光刻，得到具有周期尺寸圖形的掩膜； 步驟3:濕法腐蝕藍(lán)寶石襯底得到一定深度的凹坑； 步驟4:干法刻蝕藍(lán)寶石襯底，直至掩膜退縮完全； 步驟5:表面清洗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法，其特征在于，步驟I中所述的掩膜材料為ニ氧化硅、氮化硅或光刻膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法，其特征在干，步驟2中所述的光刻采用步進(jìn)式光刻機(jī)和刻蝕機(jī)完成，通過步進(jìn)式光刻機(jī)制備周期圖形，并刻蝕掩膜材料得到具有周期尺寸圖形的掩膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法，其特征在于，步驟3中所述的濕法腐蝕是采用濃硫酸并加熱到280°C進(jìn)行濕法腐蝕。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法，其特征在于，步驟4中所述的干法刻蝕藍(lán)寶石襯底是使用干法刻蝕技術(shù)，以濕法腐蝕后的掩膜為掩膜來刻蝕藍(lán)寶石襯底，刻蝕氣體使用BCl3或者Cl2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備低反射率藍(lán)寶石圖形襯底的方法，其特征在于，步驟5中所述的表面清洗為使用硫酸雙氧水進(jìn)行表面清洗。
【文檔編號(hào)】H01L33/00GK103579424SQ201310587155
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】黃亞軍, 樊中朝, 王莉, 季安 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所