專利名稱：適用于氮化物led外延生長的納米級圖形襯底的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體技術領域，尤其是涉及一種適用于高效率氮化物LED外延生長 的納米級圖形襯底的制備方法。
背景技術：
由于氮化物基LED具有節(jié)能、壽命長、體積小、低電壓和環(huán)保等優(yōu)點，它將引發(fā)照 明產業(yè)的革命。如同半導體晶體管替代電子管一樣，在若干年后，LED作為新光源的固態(tài)照 明燈，將有機會逐漸取代傳統的照明燈而進入每一個角落。目前，氮化物基LED材料主要異質外延生長在藍寶石、硅、碳化硅等襯底上，主要 存在以下兩個技術問題。第一，襯底材料和外延層之間存在很大的晶格失配和熱膨脹系數 差異，所以在利用金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、氫化物氣相外延(HVPE)或分子束外延 (MBE)等技術生長的氮化物外延層中，存在很大的應力和較多的缺陷，導致材料質量差、器 件的內量子效率低。第二，氮化物外延材料的折射率與空氣的折射率相差很大，光的出射角 很小，絕大部分光被全反射回LED器件內部，導致器件的外量子效率低。采用圖形襯底技術一方面可以減小由于晶格失配導致的應力，降低氮化物外延層 中的位錯密度，提高LED的內量子效率。另一方面，圖形襯底可以通過斜面反射改變光的傳 播方向，讓原來處在臨界角外的光線重新以小于臨界角的入射角入射到表面，從而提高LED 的外量子效率。圖形襯底包括微米級圖形襯底和納米級圖形襯底。如文獻[J.Phys.D:Appl. Phys.，41 (2008) 115106]中報道的，與微米級圖形襯底相比，納米級圖形襯底更有利于提高 器件的發(fā)光效率。由于分辨率的限制，傳統的光刻技術很難制備納米圖形襯底。納米圖形 襯底需要通過分辨率極高的先進光刻技術進行制備，例如電子束光刻，生產成本很高。公開號為CN 101373714 A的專利報道了一種采用金屬自組裝技術制備納米級圖 形襯底的方法，但是需要淀積氧化硅、淀積金屬、氮氣高溫退火等多步工藝，這也會增加納 米圖形襯底的成本。文獻[Nanotechnology，20 (2009) 445304]中發(fā)現，采用氧等離子體干法去膠時在 襯底表面很容易形成納米級膠點，他們利用這一現象并結合側墻工藝，成功制備出MEMS領 域中所需要的各種納米結構。本發(fā)明提出了基于這種現象制備適用于高效率氮化物LED外延生長的納米級圖 形襯底。

發(fā)明內容
(一)要解決的技術問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種適用于氮化物LED外延生長的納米級 圖形襯底的制備方法。(二)技術方案
為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種適用于氮化物LED外延生長的納米級圖形襯 底的制備方法，該方法包括步驟1 準備并清洗襯底；
步驟2 對該襯底進行前烘，然后涂敷光刻膠；步驟3 用氧等離子體刻蝕該光刻膠，在該襯底上形成一層納米尺寸膠點；步驟4 以形成的該納米尺寸膠點為掩膜刻蝕該襯底；步驟5 濕法去除光刻膠并清洗，完成納米級圖形襯底的制備。上述方案中，步驟1中所述襯底為藍寶石襯底、碳化硅襯底、氮化鎵襯底或氮化鋁 襯底。上述方案中，步驟2中所述光刻膠為正膠或負膠。上述方案中，步驟2中所述涂敷光刻膠后，還包括后烘步驟。上述方案中，步驟3中所述納米尺寸膠點，其尺寸和間距通過刻蝕時間來控制，刻 蝕時間越長，納米膠點尺寸越小，膠點之間的間距越大。(三)有益效果本發(fā)明提供的這種適用于氮化物LED外延生長的納米級圖形襯底的制備方法，具 有易操作、低成本、低污染等優(yōu)點，在LED領域具有廣闊的應用前景。


圖1是本發(fā)明提供的制備適用于高效率氮化物LED外延生長的納米級圖形襯底的 方法流程圖；圖2是依照本發(fā)明實施例的納米級圖形襯底的制備流程示意圖，其中圖2 (a)為在藍寶石襯底上旋涂光刻膠，并對光刻膠進行后烘；圖2 (b)為對旋涂的光刻膠進行氧等離子體干法刻蝕，在藍寶石襯底上形成一層 納米級膠點；圖2(c)為以形成的膠點為掩膜，干法刻蝕藍寶石襯底；圖2(d)為濕法去膠清洗，形成所需的藍寶石圖形襯底。圖2中各層材料情況如下1為藍寶石襯底；2為光刻膠；3為納米尺寸膠點。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的制備適用于高效率氮化物LED外延生長的納米 級圖形襯底的方法流程圖，該方法包括以下步驟步驟1 準備并清洗襯底；步驟2 對該襯底進行前烘，然后涂敷光刻膠；步驟3 用氧等離子體刻蝕該光刻膠，在該襯底上形成一層納米尺寸膠點；步驟4 以形成的該納米尺寸膠點為掩膜刻蝕該襯底；步驟5 濕法去除光刻膠并清洗，完成納米級圖形襯底的制備。圖2是依照本發(fā)明實施例的納米級圖形襯底的制備流程示意圖，主要包括以下工藝步驟1)準備并清洗藍寶石襯底；2)對藍寶石襯底進行前烘；3)在藍寶石襯底上旋涂光刻膠，如圖2 (a)所示；4)對藍寶石上的光刻膠進行后烘處理；5)用氧等離子體刻蝕光刻膠，在所述的襯底上形成一層納米尺寸膠點，如圖2(b)所示；6)以形成的膠點為掩膜刻蝕襯底，如圖2(c)所示；7)濕法去膠清洗，完成納米級圖形襯底的制備，如圖2(d)所示。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保 護范圍之內。
權利要求
一種適用于氮化物LED外延生長的納米級圖形襯底的制備方法，其特征在于，該方法包括步驟1準備并清洗襯底；步驟2對該襯底進行前烘，然后涂敷光刻膠；步驟3用氧等離子體刻蝕該光刻膠，在該襯底上形成一層納米尺寸膠點；步驟4以形成的該納米尺寸膠點為掩膜刻蝕該襯底；步驟5濕法去除光刻膠并清洗，完成納米級圖形襯底的制備。
2.根據權利要求1所述的適用于氮化物LED外延生長的納米級圖形襯底的制備方法， 其特征在于，步驟1中所述襯底為藍寶石襯底、碳化硅襯底、氮化鎵襯底或氮化鋁襯底。
3.根據權利要求1所述的適用于氮化物LED外延生長的納米級圖形襯底的制備方法， 其特征在于，步驟2中所述光刻膠為正膠或負膠。
4.根據權利要求1所述的適用于氮化物LED外延生長的納米級圖形襯底的制備方法， 其特征在于，步驟2中所述涂敷光刻膠后，還包括后烘步驟。
5.根據權利要求1所述的適用于氮化物LED外延生長的納米級圖形襯底的制備方法， 其特征在于，步驟3中所述納米尺寸膠點，其尺寸和間距通過刻蝕時間來控制，刻蝕時間越 長，納米膠點尺寸越小，膠點之間的間距越大。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于氮化物LED外延生長的納米級圖形襯底的制備方法，包括步驟1準備并清洗襯底；步驟2對該襯底進行前烘，然后涂敷光刻膠；步驟3用氧等離子體刻蝕該光刻膠，在該襯底上形成一層納米尺寸膠點；步驟4以形成的該納米尺寸膠點為掩膜刻蝕該襯底；步驟5濕法去除光刻膠并清洗，完成納米級圖形襯底的制備。本發(fā)明提供的這種適用于氮化物LED外延生長的納米級圖形襯底的制備方法，具有易操作、低成本、低污染等優(yōu)點，在LED領域具有廣闊的應用前景。
文檔編號H01L33/00GK101969088SQ201010263069
公開日2011年2月9日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權日2010年8月25日
發(fā)明者劉乃鑫, 劉喆, 孫莉莉, 曾一平, 李晉閩, 王軍喜, 王國宏, 閆建昌, 馬平, 魏同波, 魏學成 申請人:中國科學院半導體研究所