專利名稱：一種納米級圖形化襯底的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米級圖形化襯底的制造方法。
背景技術(shù)：
在LED制造技術(shù)工藝中，由于藍寶石襯底材料與外延材料從晶格常數(shù)、熱漲系數(shù)到折射率都相差很大。這些物理性質(zhì)差異直接導(dǎo)致襯底上生長的外延材料質(zhì)量不高，致使LED內(nèi)量子效率(IQE)受到限制，進而影響外量子效率(EQE)以及光效的提高。為了提高LED效率，業(yè)界引入了圖形化的低溫緩沖層，所述圖形化的低溫緩沖層可以提高內(nèi)量子效率，具體地說，先在襯底上外延生長低溫緩沖層，然后對所述低溫緩沖層進行圖形化，之后再生長其它外延層。如此，即需要外延生長-圖形化-再次外延生長三個 步驟，使得工藝復(fù)雜、費時。因此，圖形化藍寶石襯底(Patterned Sapphire Substrate, PSS)技術(shù)被引入,其與之前的方法不同點在于，PSS技術(shù)將原來低溫緩沖層上的圖形做到了襯底上，也就是說圖形化襯底而非圖形化低溫緩沖層，這樣就克服了上述缺點。PSS技術(shù)能提高LED效率的原理在于能夠有效的減少差排密度，減少外延生長缺陷，提升外延片品質(zhì)，減少非輻射復(fù)合中心，提高了內(nèi)量子效應(yīng)；另外，PSS結(jié)構(gòu)增加了光子在藍寶石界面處的反射次數(shù)，使光子逸出LED有源區(qū)的幾率增加，從而使出光效率得以提高。PSS主要制作流程包括掩膜層制作、掩膜層圖形化、掩膜圖形向襯底的轉(zhuǎn)移和掩膜層去除四個步驟。在微米級上常規(guī)的光刻技術(shù)就能滿足掩膜層圖形化工藝需求，但是，隨著PSS技術(shù)的圖案由微米級向著納米級進發(fā)，常規(guī)的圖形化襯底的工藝方法的成本和難度已無法適用于大規(guī)模生產(chǎn)。目前納米級PSS(NPSS:nano-PSS)技術(shù)掩膜層圖形化的方法主要為納米壓印。納米壓印的基本思想是通過在模具上形成納米級的圖案，將模具壓印在形成于襯底上的媒介上，媒介通常是一層很薄的聚合物膜，通過模具對媒介的熱壓或者透過模具的輻照等方法使媒介結(jié)構(gòu)硬化，從而保留下圖形。納米壓印對模具的分辨率、平坦化、均勻性、表面等有很高的要求，并且，壓印過程中，模具與壓印材料之間的對準(zhǔn)、平行度、壓力均勻性、溫度均勻性、脫模技術(shù)等都存在著較多的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種納米級圖形化襯底的制造方法，利用利用電沉積工藝在導(dǎo)電層上形成規(guī)則排布的標(biāo)記，然后在標(biāo)記處形成金屬納米顆粒，進而利用金屬納米顆粒為掩膜刻蝕導(dǎo)電層，然后刻蝕襯底以形成納米級圖形化襯底。該方法具有工藝簡單、工藝成本低的優(yōu)點。本發(fā)明提供一種納米級圖形化襯底的制造方法，包括提供襯底，在所述襯底上形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層上形成規(guī)則排布的凸起或凹陷的標(biāo)記；在所述導(dǎo)電層上使用電沉積工藝在所述標(biāo)記處形成金屬納米顆粒，所述金屬與導(dǎo)電層的材質(zhì)不同；以所述金屬納米顆粒作為掩膜，刻蝕所述導(dǎo)電層，形成圖形化的導(dǎo)電層；以所述圖形化的導(dǎo)電層為掩膜，刻蝕所述襯底；去除所述圖形化的導(dǎo)電層和金屬納米顆粒，形成納米級圖形化襯底?？蛇x的，所述導(dǎo)電層為Ag、Au、Cu形成的金屬層或ITO膜層。可選的，所述導(dǎo)電層的厚度為 lOnnTlOOnm?？蛇x的，所述電沉積工藝沉積的金屬材質(zhì)為Ag、Au或Cu?？蛇x的，形成金屬納米顆粒的電沉積工藝時間為5秒 15秒?？蛇x的，所述利用濕法刻蝕工藝或等離子刻蝕所述導(dǎo)電層?？蛇x的，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液為FeCl3?？蛇x的，利用聚焦離子束顯微鏡形成凸起或凹陷的標(biāo)記?？蛇x的，利用濕法刻蝕工藝或等離子刻蝕工藝來刻蝕所述襯底可選的，利用化學(xué)機械研磨或刻蝕的方法來去除所述圖形化的導(dǎo)電層和金屬納米顆粒。本發(fā)明提供一種納米級圖形化襯底的制造方法，所述納米級圖形化襯底的制造方法在襯底上形成導(dǎo)電層，然后在導(dǎo)電層上形成規(guī)則排布的凸起或凹陷的標(biāo)記，然后進行電沉積工藝，通過控制電沉積工藝時間在標(biāo)記處形成金屬納米顆粒，之后以金屬納米顆粒作為掩膜刻蝕導(dǎo)電層，最后以導(dǎo)電層為掩膜刻蝕襯底，以形成圖納米級圖形化襯底。該方法無須用到高精度的光刻機臺，也不用模具進行壓印，具有工藝簡單，工藝成本低的優(yōu)點。


圖1為本發(fā)明實施例的納米級圖形化襯底的制造方法的流程圖；圖2A 2F為本發(fā)明實施例的納米級圖形化襯底的制造方法的各步驟的剖面示意圖。
具體實施例方式在背景技術(shù)中已經(jīng)提及，現(xiàn)有的NPSS方法具有各自的缺陷，對工藝成本具有較高的要求。本發(fā)明提供一種納米級圖形化襯底的制造方法，所述納米級圖形化襯底的制造方法在襯底上形成導(dǎo)電層，然后在導(dǎo)電層上形成規(guī)則排布的凸起或凹陷的標(biāo)記，然后進行電沉積工藝，通過控制電沉積工藝時間在標(biāo)記處形成金屬納米顆粒，之后以金屬納米顆粒作為掩膜刻蝕導(dǎo)電層，最后以導(dǎo)電層為掩膜刻蝕襯底，以形成圖納米級圖形化襯底。該方法無須用到高精度的光刻機臺，也不用模具進行壓印，具有工藝簡單，工藝成本低的優(yōu)點。下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行更詳細的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)所述理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費時間的，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。請參考圖1，其為本發(fā)明實施例的納米級圖形化襯底的制造方法的流程圖，所述方法包括如下步驟步驟S021，提供襯底，在所述襯底上形成導(dǎo)電層；步驟S022，在導(dǎo)電層上形成規(guī)則排布的凸起或凹陷的標(biāo)記；
步驟S023,在所述導(dǎo)電層上使用電沉積工藝沉積金屬，形成金屬納米顆粒,所述金屬與導(dǎo)電層的材質(zhì)不同，所述電沉積工藝時間遠小于電沉積工藝形成薄膜的時間；步驟S024，以所述金屬納米顆粒作為掩膜，刻蝕所述導(dǎo)電層，形成圖形化的導(dǎo)電層；步驟S025，以所述圖形化的導(dǎo)電層為掩膜，刻蝕所述襯底；步驟S026，去除所述圖形化的導(dǎo)電層和金屬納米顆粒，形成納米級圖形化襯底。該方法的核心思想在于，在襯底上形成導(dǎo)電層，然后利用聚焦離子束顯微鏡在導(dǎo)電層上形成規(guī)則排布的凸起或凹陷的標(biāo)記，之后在導(dǎo)電層上進行電沉積工藝，通過控制電沉積工藝時間在標(biāo)記處形成金屬納米顆粒，以金屬納米顆粒作為掩膜刻蝕導(dǎo)電層，最后以導(dǎo)電層為掩膜刻蝕襯底，以形成圖納米級圖形化襯底。參照圖2A，執(zhí)行步驟S021，提供襯底，在所述襯底上形成導(dǎo)電層。本實施例中，所述襯底101為藍寶石襯底，導(dǎo)電層為后續(xù)的電沉積工藝提供場所，為導(dǎo)電材質(zhì)，優(yōu)選為Ag、Au、Cu或者ITO (Indium tin oxide氧化銦錫)，本實施例中，導(dǎo)電層為ITO薄膜層，厚度為IOnnTlOOnm0參考圖2B，執(zhí)行步驟S022，在導(dǎo)電層102上形成規(guī)則排布的凸起或凹陷的標(biāo)記106?？梢岳镁劢闺x子束顯微鏡(FIB,Focused Ion beam)形成凸起或凹陷的標(biāo)記106。凸起或凹陷的標(biāo)記106處會在后續(xù)的電沉積的過程中形成金屬納米顆粒。利用聚焦離子束顯微鏡的蒸鍍功能，可以在導(dǎo)電層102上設(shè)計的位置形成凸起的標(biāo)記，具體的，在導(dǎo)電層102表面提供有機金屬蒸汽，利用FIB的離子束分解有機金屬蒸汽，在導(dǎo)電層102表面的對應(yīng)區(qū)域沉積金屬。利用聚焦離子束顯微鏡的選擇性刻蝕功能以在導(dǎo)電層102上設(shè)計的位置形成凹陷的標(biāo)記，具體的，利用離子轟擊導(dǎo)電層102表面指定的部位，同時可以在導(dǎo)電層102表面提供腐蝕性氣體，加速導(dǎo)電層102材料的去除。本實施例中，利用FIB在導(dǎo)電層102表面形成凸起的標(biāo)記106。參考圖2C，執(zhí)行步驟S023，在所述導(dǎo)電層102上使用電沉積工藝形成金屬納米顆粒103，電沉積工藝常常用于成膜，在其開始階段，金屬離子通過電化學(xué)反應(yīng)從電沉積溶液中析出在導(dǎo)電層102上形成晶核，在電化學(xué)作用下金屬離子一方面繼續(xù)在導(dǎo)電層上形成晶核，另一方面進入晶核，使晶核生長，最終在導(dǎo)電層上形成連續(xù)的薄膜結(jié)構(gòu)。本申請的方案中電沉積工藝是為了形成金屬納米顆粒，無需形成連續(xù)的薄膜，因而對電沉積工藝的時間進行控制，使其遠小于形成連續(xù)的薄膜結(jié)構(gòu)的時間，這樣在導(dǎo)電層102表面只形成納米級的金屬晶體，即，金屬納米顆粒103。并且，由于之前在導(dǎo)電層上形成了凸起或凹陷的標(biāo)記106,電沉積時，凸起或凹陷處電位更高，金屬離子會優(yōu)先在這些部位放電形成晶核，使金屬納米顆粒103按標(biāo)記分布在導(dǎo)電層102上。使由于在后續(xù)步驟中需利用金屬納米顆粒103作為掩膜來刻蝕導(dǎo)電層102，因此金屬納米顆粒103的材質(zhì)需要與導(dǎo)電層102材質(zhì)不同，優(yōu)選為Ag、Au或Cu，本實施例中金屬納米顆粒103的材質(zhì)選為Ag，電沉積工藝的時間為5秒 15秒。參考圖2C，執(zhí)行步驟S023，以所述金屬納米顆粒103作為掩膜，刻蝕所述導(dǎo)電層102，形成圖形化的導(dǎo)電層102’?？梢岳脻穹涛g或等離子刻蝕來刻蝕所述導(dǎo)電層102，本實施例中利用濕法刻蝕工藝，刻蝕液選為FeCl3溶液。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)導(dǎo)電層102和金屬納米顆粒103的具體材質(zhì)來選擇刻蝕方式和刻蝕液或刻蝕氣體。參考圖2D，執(zhí)行步驟S024，以所述圖形化的導(dǎo)電層102’為掩膜，刻蝕所述襯底101?？梢岳脻穹涛g或等離子刻蝕來刻蝕所述襯底101。本實施例中優(yōu)選采用濕法刻蝕 工藝來圖形化所述襯底101，例如，可選用對所述襯底101刻蝕速率較高，而幾乎不刻蝕圖形化的導(dǎo)電層102’的刻蝕液，以順利在襯底上形成孔洞104，形成圖形化的襯底101’。當(dāng)然，如選用對圖形化的導(dǎo)電層102和藍寶石襯底101的都能進行刻蝕的刻蝕液，對刻蝕工藝的溫度和工藝時間進行控制，即可實現(xiàn)在一步中完成步驟S023和步驟S024。參考圖2E，執(zhí)行步驟S025，去除所述圖形化的導(dǎo)電層102’和金屬納米顆粒103，形成納米級圖形化襯底101’?？梢酝ㄟ^化學(xué)機械研磨或刻蝕的方法來去除所述圖形化的導(dǎo)電層102’和金屬納米顆粒103。之后，完成圖形化的藍寶石襯底101’即可進入后續(xù)的外延生長等工藝。綜上所述，本發(fā)明提供一種納米級圖形化襯底的制造方法，所述納米級圖形化襯底的制造方法在襯底上形成導(dǎo)電層，然后在導(dǎo)電層上形成規(guī)則排布的凸起或凹陷的標(biāo)記，然后進行電沉積工藝，通過控制電沉積工藝時間在標(biāo)記處形成金屬納米顆粒，之后以金屬納米顆粒作為掩膜刻蝕導(dǎo)電層，最后以導(dǎo)電層為掩膜刻蝕襯底，以形成圖納米級圖形化襯底。該方法無須用到高精度的光刻機臺，也不用模具進行壓印，具有工藝簡單，工藝成本低的優(yōu)點。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種納米級圖形化襯底的制造方法，包括提供襯底，在所述襯底上形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層上形成規(guī)則排布的凸起或凹陷的標(biāo)記；在所述導(dǎo)電層上使用電沉積工藝在所述標(biāo)記處形成金屬納米顆粒，所述金屬與導(dǎo)電層的材質(zhì)不同；以所述金屬納米顆粒作為掩膜，刻蝕所述導(dǎo)電層，形成圖形化的導(dǎo)電層；以所述圖形化的導(dǎo)電層為掩膜，刻蝕所述襯底；去除所述圖形化的導(dǎo)電層和金屬納米顆粒，形成納米級圖形化襯底。
2.如權(quán)利要求1所述的納米級圖形化襯底的制造方法，其特征在于所述導(dǎo)電層為Ag、 Au、Cu形成的金屬層或ITO膜層。
3.如權(quán)利要求1所述的納米級圖形化襯底的制造方法，其特征在于所述導(dǎo)電層的厚度為 10nm 100nm。
4.如權(quán)利要求1所述的納米級圖形化襯底的制造方法，其特征在于所述電沉積工藝沉積的金屬材質(zhì)為Ag、Au或Cu。
5.如權(quán)利要求1所述的納米級圖形化襯底的制造方法，其特征在于形成金屬納米顆粒的電沉積工藝時間為5秒 15秒。
6.如權(quán)利要求1所述的納米級圖形化襯底的制造方法，其特征在于利用聚焦離子束顯微鏡形成凸起或凹陷的標(biāo)記。
7.如權(quán)利要求1所述的納米級圖形化襯底的制造方法，其特征在于利用濕法刻蝕工藝或等離子刻蝕所述導(dǎo)電層。
8.如權(quán)利要求7所述的納米級圖形化襯底的制造方法，其特征在于所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液為FeCl3。
9.如權(quán)利要求1所述的納米級圖形化襯底的制造方法，其特征在于利用濕法刻蝕工藝或等離子刻蝕工藝刻蝕所述襯底。
10.如權(quán)利要求1所述的納米級圖形化襯底的制造方法，其特征在于利用化學(xué)機械研磨或刻蝕工藝去除所述圖形化的導(dǎo)電層和金屬納米顆粒。
全文摘要
本發(fā)明提供一種納米級圖形化襯底的制造方法，包括提供襯底，在所述襯底上形成導(dǎo)電層；在所述導(dǎo)電層上使用電沉積工藝沉積金屬，形成金屬納米顆粒，所述金屬與導(dǎo)電層的材質(zhì)不同，所述電沉積工藝時間遠小于電沉積工藝形成薄膜的時間；以所述金屬納米顆粒作為掩膜，刻蝕所述導(dǎo)電層，形成圖形化的導(dǎo)電層；以所述圖形化的導(dǎo)電層為掩膜，刻蝕所述襯底；去除所述圖形化的導(dǎo)電層和金屬納米顆粒，形成納米級圖形化襯底。該方法利用電沉積工藝在導(dǎo)電層上形成規(guī)則排布的標(biāo)記，然后在標(biāo)記處形成金屬納米顆粒，進而利用金屬納米顆粒為掩膜刻蝕導(dǎo)電層，然后刻蝕襯底以形成納米級圖形化襯底。該方法具有工藝簡單，工藝成本低的優(yōu)點。
文檔編號H01L33/00GK103022281SQ20121056431
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者畢少強 申請人:映瑞光電科技(上海)有限公司