一種藍(lán)寶石復(fù)合襯底的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于微納米電子制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體材料，具體涉及一種藍(lán)寶石復(fù)合襯底。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著近來LED散熱技術(shù)的改進(jìn)，室外照明的大功率LED路燈、投光燈等LED大功率照明燈具已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)并開始被大量應(yīng)用。對(duì)色溫和顯色性要求很高的室內(nèi)照明的舞臺(tái)燈、影棚燈等也已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)并投入應(yīng)用。適用范圍最大、用量也最大的通用照明的T8、T5、T4、燈管和代替白熾燈和節(jié)能燈的螺口球泡燈以形成系列化，使用壽命已高達(dá)5萬小時(shí)。LED照明已進(jìn)入高速發(fā)展期。
[0003]通常，LED的氮化鎵系薄膜外延層主要生長(zhǎng)在藍(lán)寶石襯底上。藍(lán)寶石襯底有許多的優(yōu)點(diǎn):首先，藍(lán)寶石襯底的生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量較好；其次，藍(lán)寶石的穩(wěn)定性很好，能夠運(yùn)用在高溫生長(zhǎng)過程中；最后，藍(lán)寶石的機(jī)械強(qiáng)度高，易于處理和清洗。因此，大多數(shù)工藝一般都以藍(lán)寶石作為襯底。但是目前的藍(lán)寶石襯底因其結(jié)構(gòu)的限制，使其對(duì)發(fā)光二極管的光提取效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種應(yīng)力有效釋放，光提取率高的藍(lán)寶石復(fù)合襯底。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種藍(lán)寶石復(fù)合襯底，包括藍(lán)寶石基板，所述藍(lán)寶石基板上設(shè)有掩膜層，所述掩膜層經(jīng)過光刻或腐蝕形成圖形掩膜層，通過所述圖形掩膜層保護(hù)腐蝕所述藍(lán)寶石基板形成圖形化藍(lán)寶石圖形層，所述圖形化藍(lán)寶石圖形層上設(shè)有氧化鋁層，所述氧化鋁層厚度為10?14nm或101?500nm ;所述圖形化藍(lán)寶石圖形層上相鄰圖形的底部相互粘連。
[0006]優(yōu)選方式為，所述掩膜層的厚度為10?5000nm。
[0007]優(yōu)選方式為，所述掩膜層為Si02掩膜層，所述Si02掩膜層上的圖形按正方或六方排列設(shè)置。
[0008]采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型的有益效果是:由于本實(shí)用新型的藍(lán)寶石復(fù)合襯底及其制備，本實(shí)用新型的藍(lán)寶石復(fù)合襯底因設(shè)有一層氧化鋁，該氮化鋁的結(jié)構(gòu)與氮化鎵結(jié)構(gòu)相似，使其能有效對(duì)氮化鎵基的材料應(yīng)力有效釋放，減少氮化鎵生長(zhǎng)缺陷；同時(shí)本實(shí)用新型的藍(lán)寶石復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)對(duì)發(fā)光二極管的光提取效率的改善更為顯著，該復(fù)合襯底可以比使用普通藍(lán)寶石平片襯底生長(zhǎng)的氮化鎵基發(fā)光二極管的亮度提升45%以上。而本實(shí)用新型的制備方法包括步驟:先讓清洗干凈的藍(lán)寶石基板上生長(zhǎng)一層掩膜層，并在掩膜層上涂覆光刻膠，然后利用光刻技術(shù)對(duì)掩膜層上未有圖形區(qū)域進(jìn)行光刻。光刻完畢后利用BOE溶液或RIE刻蝕，去除沒有光刻膠保護(hù)的掩膜層區(qū)域，再利用濕法溶液去除殘余的光刻膠。接著在掩膜層的保護(hù)下腐蝕藍(lán)寶石基板，直至藍(lán)寶石基板與圖形底部粘連到一起為止，再使用濕法清洗圖形化藍(lán)寶石基板。最后利用濺射設(shè)備，在藍(lán)寶石基板上沉積一層氮化鋁，至此形成了藍(lán)寶石復(fù)合襯底。
[0009]因此本實(shí)用新型的藍(lán)寶石復(fù)合襯底的制備方法，可以實(shí)現(xiàn)大面積、低成本、工業(yè)化的復(fù)合圖形藍(lán)寶石襯底制備。而利用本實(shí)用新型的制備方法制備的藍(lán)寶石復(fù)合襯底，可被廣泛應(yīng)用，可以用于氮化鎵基發(fā)光二極管材料生長(zhǎng)的襯底，該方法可以制備復(fù)合襯底的工藝簡(jiǎn)單，成本低，尤其對(duì)大尺寸晶圓的復(fù)合圖形襯底制作具有很高是工業(yè)化前景。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型監(jiān)寶石基板上設(shè)有Si02掩I旲層時(shí)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0011]圖2是本實(shí)用新型藍(lán)寶石復(fù)合基板上設(shè)有圖形掩膜層連時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3是本實(shí)用新型藍(lán)寶石復(fù)合基板上設(shè)有圖形化藍(lán)寶石圖形層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖4是本實(shí)用新型藍(lán)寶石復(fù)合襯底的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5是圖4的俯視圖；
[0015]圖中:1 一藍(lán)寶石基板、2 — Si02掩膜層、3 —圖形掩膜層、4一圖形化藍(lán)寶石圖形層、5—氧化鋁層。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0017]實(shí)施例一:
[0018]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，一種藍(lán)寶石復(fù)合襯底包括藍(lán)寶石基板1，藍(lán)寶石基板I上設(shè)有掩膜層2，掩膜層2經(jīng)過光刻或腐蝕形成圖形掩膜層3，通過圖形掩膜層3保護(hù)腐蝕藍(lán)寶石基板I形成圖形化藍(lán)寶石圖形層4，圖形化藍(lán)寶石圖形層4上設(shè)有氧化鋁層5，氧化招層5厚度為10?14nm或101?500nm ;圖形化藍(lán)寶石圖形層4上相鄰圖形的底部相互粘連，掩膜層的厚度為10?5000nm，掩膜層為Si02掩膜層2，Si02掩膜層2上的圖形按正方或六方排列設(shè)置。
[0019]本實(shí)施例的藍(lán)寶石復(fù)合襯底的制備方法為濕法腐蝕實(shí)例，包括步驟:
[0020]1、選擇一藍(lán)寶石平片。
[0021]2、在藍(lán)寶石平片上使用含5%SiH4的SiH4/N2混合氣和N20氣體利用等離子增強(qiáng)氣相化學(xué)沉積沉積一層10?5000nm的Si02掩膜層2。
[0022]3、在Si02掩膜層2上涂覆一層光刻膠，利用光刻技術(shù)，對(duì)沒有圖形的區(qū)域進(jìn)行光刻，而使有圖形的區(qū)域被光刻膠保護(hù)，形成圖形掩膜層3。
[0023]4、利用BOE在光刻膠圖層的保護(hù)下對(duì)Si02掩膜層2進(jìn)行腐蝕，得到圖形按正方或六方排列設(shè)置的圖形掩膜層3，其中BOE使用1:6的HF/NH4F混合溶液。
[0024]5、使用濕法溶液去除光刻膠。
[0025]6、利用濃H2S04與濃H3P04的混合溶液，在圖形掩膜層3的保護(hù)下，腐蝕至藍(lán)寶石基板1，使圖形掩膜層3上相鄰圖形的底部相互粘連到一起，形成圖形化藍(lán)寶石圖形層
4。濕法腐蝕液為濃H2S04與濃H3P04的混合溶液，濃H2S04與濃H3P04的體積配比范圍為1:10?10:1，混合溶液溫度范圍為260?330 °C。
[0026]7、利用濕法清洗藍(lán)寶石襯底。
[0027]8、在藍(lán)寶石襯底上濺射一層氮化鋁復(fù)合層5，氮化鋁層5厚度為10?500nm。
[0028]實(shí)施例二:
[0029]本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，不同之處在于:
[0030]制備方法為干法刻蝕實(shí)例，包括步驟:
[0031]1、選擇一藍(lán)寶石平片
[0032]2、在藍(lán)寶石平片上使用含5%SiH4的SiH4/N2混合氣和N20氣體利用等離子增強(qiáng)氣相化學(xué)沉積沉積一層10?5000nm的Si02掩膜層2。
[0033]3、在Si02掩膜層2上涂覆一層光刻膠，利用光刻技術(shù)，對(duì)沒有圖形的區(qū)域進(jìn)行光刻，而使有圖形的區(qū)域被光刻膠保護(hù)，形成圖形掩膜層3。
[0034]4、利用RIE使用CF4氣體對(duì)Si02掩膜層2進(jìn)行刻蝕，得到圖形按正方或六方排列設(shè)置的圖形掩膜層3。
[0035]5、在利用利用干法ICP使用BC13、C13、H2、Ar等其他對(duì)藍(lán)寶石繼續(xù)刻蝕至藍(lán)寶石圖形底部，使圖形掩膜層3上相鄰圖形的底部相互粘連到一起。
[0036]6、利用濕法清洗藍(lán)寶石襯底。
[0037]7、在藍(lán)寶石襯底上派射一層氮化招復(fù)合層，氮化招層5厚度為10?500nm。
[0038]另外本實(shí)用新型的藍(lán)寶石復(fù)合襯底的制備方法中，掩膜層使用等離子增強(qiáng)氣相化學(xué)沉積或電子束蒸鍍的方法制備的。在圖形的退火在空氣氣氛中進(jìn)行，退火溫度在300?550。。。
[0039]綜上所述，利用本實(shí)用新型制作的上述具有復(fù)合型的圖形化藍(lán)寶石襯底應(yīng)用廣泛，可以用于氮化鎵基發(fā)光二極管材料生長(zhǎng)的襯底，該復(fù)合襯底最上層氮化鋁結(jié)構(gòu)與氮化鎵結(jié)構(gòu)相似，能有效對(duì)氮化鎵基的材料應(yīng)力有效釋放，減少氮化鎵生長(zhǎng)缺陷；同時(shí)該底部的藍(lán)寶石結(jié)構(gòu)圖層對(duì)發(fā)光二極管的光提取效率的改善更為顯著，該復(fù)合襯底可以比使用普通藍(lán)寶石平片襯底生長(zhǎng)的氮化鎵基發(fā)光二極管的亮度提升45%以上。而且本實(shí)用新型的方法可以制備復(fù)合襯底的工藝簡(jiǎn)單，成本低，尤其對(duì)大尺寸晶圓的復(fù)合圖形襯底制作具有很高是工業(yè)化前景
[0040]以上所述本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同一種藍(lán)寶石復(fù)合襯底的制備方法結(jié)構(gòu)的改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種藍(lán)寶石復(fù)合襯底，包括藍(lán)寶石基板，所述藍(lán)寶石基板上設(shè)有掩膜層，所述掩膜層經(jīng)過光刻或腐蝕形成圖形掩膜層，通過所述圖形掩膜層保護(hù)腐蝕所述藍(lán)寶石基板形成圖形化藍(lán)寶石圖形層，其特征在于，所述圖形化藍(lán)寶石圖形層上設(shè)有氧化鋁層，所述氧化鋁層厚度為10?14nm或101?500nm ;所述圖形化藍(lán)寶石圖形層上相鄰圖形的底部相互粘連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)寶石復(fù)合襯底，其特征在于，所述掩膜層的厚度為10?5000nm。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的藍(lán)寶石復(fù)合襯底，其特征在于，所述掩膜層為Si02掩膜層，所述Si02掩膜層上的圖形按正方或六方排列設(shè)置。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種藍(lán)寶石復(fù)合襯底，藍(lán)寶石襯底包括氧化鋁層，其制備方法包括步驟先讓清洗干凈的藍(lán)寶石基板上生長(zhǎng)一層掩膜層，并在掩膜層上涂覆光刻膠，然后利用光刻技術(shù)對(duì)掩膜層上未有圖形區(qū)域進(jìn)行光刻。光刻完畢后利用BOE溶液或RIE刻蝕，去除沒有光刻膠保護(hù)的掩膜層區(qū)域，再利用濕法溶液去除殘余的光刻膠。接著在掩膜層的保護(hù)下腐蝕藍(lán)寶石基板直至藍(lán)寶石基板，使相鄰圖形的底部粘連到一起，再使用濕法清洗圖形化藍(lán)寶石基板。最后利用濺射設(shè)備，在藍(lán)寶石基板上沉積一層氮化鋁，至此形成了藍(lán)寶石復(fù)合襯底。因此本實(shí)用新型的藍(lán)寶石復(fù)合襯底的制備方法，可以實(shí)現(xiàn)大面積、低成本、工業(yè)化的復(fù)合圖形藍(lán)寶石襯底制備。
【IPC分類】H01L33/12, H01L33/00, H01L33/22
【公開號(hào)】CN205122627
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520798846
【發(fā)明人】許南發(fā), 王瑞敏, 玄成帥, 郭明燦
【申請(qǐng)人】山東元旭光電有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年10月16日