一種氧化物替代式圖形襯底的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種氧化物替代式圖形襯底的制備方法，包括以下步驟：1）在藍(lán)寶石襯底表面生長(zhǎng)一層SiO2薄膜；2）在長(zhǎng)有SiO2薄膜的藍(lán)寶石襯底表面旋涂一層光刻膠；3）通過(guò)步進(jìn)式光刻機(jī)對(duì)步驟2）中的藍(lán)寶石襯底進(jìn)行曝光、顯影后得到表面有圓柱型光刻膠掩膜的藍(lán)寶石襯底；4）對(duì)步驟3）中的藍(lán)寶石襯底進(jìn)行濕法腐蝕；5）去除光刻膠，采用低濃度的BOE溶液對(duì)圖形化的SiO2薄膜進(jìn)行過(guò)腐蝕，利用濕法腐蝕制備出氧化物替代式圖形襯底。本發(fā)明一種氧化物替代式圖形襯底的制備方法，利用外延層在非藍(lán)寶石表面難以單晶生長(zhǎng)，通過(guò)控制圖形襯底的藍(lán)寶石面積，就可以增加外延橫向生長(zhǎng)，從而減少缺陷，改善外延層的晶體質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】一種氧化物替代式圖形襯底的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于LED圖形襯底材料的制備【技術(shù)領(lǐng)域】，主要涉及一種用于提高外延質(zhì)量的圖形化襯底的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在傳統(tǒng)的LED圖形化藍(lán)寶石襯底工藝中，一般均采用先在藍(lán)寶石襯底表面旋涂一層一定厚度的光刻膠，然后通過(guò)步進(jìn)式光刻機(jī)對(duì)涂有光刻膠的藍(lán)寶石襯底進(jìn)行曝光，再經(jīng)過(guò)顯影得到具有特定形貌的光刻膠掩膜，在掩膜的保護(hù)下通過(guò)ICP (Inductively coupledplasma,電感耦合等離子體)刻蝕得到圖形化藍(lán)寶石襯底。但是傳統(tǒng)工藝的圖形化襯底的外延層晶體生長(zhǎng)質(zhì)量差、生長(zhǎng)窗口較窄，需要嚴(yán)格控制各層材料生長(zhǎng)的工藝條件才能長(zhǎng)出晶體質(zhì)量較好的外延層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決【背景技術(shù)】中所存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種氧化物替代式圖形襯底的制備方法，利用外延層在非藍(lán)寶石表面難以單晶生長(zhǎng)，通過(guò)控制圖形襯底的藍(lán)寶石面積，就可以增加外延橫向生長(zhǎng)，從而減少缺陷，改善外延層的晶體質(zhì)量。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種氧化物替代式圖形襯底的制備方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:
[0005]I)在藍(lán)寶石襯底表面生長(zhǎng)一層SiO2薄膜；
[0006]2)在長(zhǎng)有SiO2薄膜的藍(lán)寶石襯底表面旋涂一層光刻膠；
[0007]3 )通過(guò)步進(jìn)式光刻機(jī)對(duì)步驟2 )中的藍(lán)寶石襯底進(jìn)行曝光、顯影后得到表面有圓柱型光刻膠掩膜的藍(lán)寶石襯底；
[0008]4)對(duì)步驟3)中的藍(lán)寶石襯底進(jìn)行濕法腐蝕，SiO2薄膜在圓柱型光刻膠掩膜的保護(hù)下被BOE (緩沖氧化物刻蝕液，HF:NH4F=1: 6體積比)溶液腐蝕出特定的圖形陣列，直至露出藍(lán)寶石表面；
[0009]5)去除光刻膠，采用低濃度的BOE溶液對(duì)圖形化的SiO2薄膜進(jìn)行過(guò)腐蝕，利用濕法腐蝕制備出氧化物替代式圖形襯底。
[0010]上述步驟I)中SiO2薄膜厚度是1.5 μ m?3.0 μ m。
[0011]上述步驟2)中光刻膠的厚度是2.0μπι?3.0μπι。
[0012]上述步驟3)中的曝光能量是150ms?200ms，焦距:0.5?1.0，顯影后得到圓柱型光刻膠掩膜D=2 μ m, space=l μ m, 135°C下烘烤lOmin。
[0013]上述步驟4)中用BOE溶液對(duì)藍(lán)寶石襯底進(jìn)行濕法腐蝕，室溫下BOE溶液濃度越大腐蝕速率越大，為了準(zhǔn)確控制腐蝕過(guò)程，我們使用BOE = H2O=1: 2?1:10 (體積比)的BOE稀釋溶液，將腐蝕速率控制在100?300nm/min。上述步驟5)通過(guò)硫酸、雙氧水混合溶液:體積比 H2SO4 (98%): H2O2 (30%) =4:1 去除光刻膠。
[0014]本發(fā)明在原有的圖形化襯底制備基礎(chǔ)上，增加了一層SiO2薄膜，并通過(guò)光刻工藝及濕法腐蝕工藝制備圖形化SiO2襯底。主要考慮到SiO2與GaN的晶格失配率較高，GaN不易在SiO2上單晶生長(zhǎng)，因此當(dāng)遇到SiO2圖形時(shí)會(huì)發(fā)生橫向外延生長(zhǎng)，這種生長(zhǎng)模式可阻礙位錯(cuò)擴(kuò)展，在后續(xù)的外延生長(zhǎng)過(guò)程中更加有利于成核和外延的繼續(xù)，對(duì)于材料的晶體質(zhì)量提高起到了明顯的效果。與原有工藝相比，僅需要多生長(zhǎng)一層SiO2薄膜，后續(xù)的圖形化工藝時(shí)間及步驟等也都會(huì)相應(yīng)的減短，因此可縮短工藝時(shí)間，降低生產(chǎn)成本。通過(guò)本方法的處理，可以使GaN材料的晶體質(zhì)量大幅度提高，使用不同尺寸及形貌的替代式圖形化SiO2襯底，夕卜延層(102) (002)晶面半高寬均可降低到300arcses以下,且外延層表面光滑平整無(wú)缺陷。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施例流程圖；
[0016]圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
【具體實(shí)施方式】
[0017]參見(jiàn)圖2，本發(fā)明主要提供一種氧化物替代式的藍(lán)寶石圖形化襯底制備方法，主要通過(guò)改變藍(lán)寶石襯底上的圖形材料及露出藍(lán)寶石的面積，使外延生長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生橫向生長(zhǎng)，從而減少缺陷，提聞外延晶體質(zhì)量。其主要包括:
[0018]I)在拋光后的藍(lán)寶石襯底表面PECVD生長(zhǎng)一層厚度在1.5 μ m?3.0 μ m的SiO2薄膜，通過(guò)控制沉積時(shí)間來(lái)控制SiO2薄膜厚度；
[0019]2)在長(zhǎng)有SiO2薄膜的藍(lán)寶石襯底表面旋涂一層光刻膠(2.0 μ m?3.0 μ m)，通過(guò)步進(jìn)式光刻機(jī)對(duì)其曝光(曝光能量:150ms?200ms，焦距:0.5?1.0)，顯影后得到圓柱型光刻膠掩膜(D=2 μ m, space=l μ m), 135°C下烘烤 IOmin ；
[0020]3)用BOE (緩沖氧化物刻蝕液，HF: NH4F=1: 6體積比)溶液對(duì)藍(lán)寶石襯底進(jìn)行濕法腐蝕，腐蝕速率控制在100?300nm/min，Si02薄膜會(huì)在光刻膠掩膜的保護(hù)下被腐蝕出特定的圖形陣列，直至露出藍(lán)寶石表面，通過(guò)控制腐蝕時(shí)間得到不同的藍(lán)寶石面積，從而控制外延生長(zhǎng)缺陷；
[0021]4) SPM (Sulphoacid perhydrol mixture,硫酸、雙氧水混合溶液，體積比H2SO4(98%) IH2O2(30%) =4:1)去除光刻膠，采用稀釋的BOE溶液對(duì)圖形化的SiO2薄膜進(jìn)行過(guò)腐蝕，利用濕法腐蝕的各向同性制備出具有三角錐形貌的圖形化替代襯底；
[0022]5)清洗樣片后按照正常外延流程生長(zhǎng)外延層。
【權(quán)利要求】
1.一種氧化物替代式圖形襯底的制備方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟: 1)在藍(lán)寶石襯底表面生長(zhǎng)一層SiO2薄膜； 2)在長(zhǎng)有SiO2薄膜的藍(lán)寶石襯底表面旋涂一層光刻膠； 3 )通過(guò)步進(jìn)式光刻機(jī)對(duì)步驟2 )中的藍(lán)寶石襯底進(jìn)行曝光、顯影后得到表面有圓柱型光刻膠掩膜的藍(lán)寶石襯底； 4)對(duì)步驟3)中的藍(lán)寶石襯底進(jìn)行濕法腐蝕，SiO2薄膜在圓柱型光刻膠掩膜的保護(hù)下被BOE溶液腐蝕出特定的圖形陣列，直至露出藍(lán)寶石表面； 5)去除光刻膠，采用稀釋的BOE溶液對(duì)圖形化的SiO2薄膜進(jìn)行過(guò)腐蝕，利用濕法腐蝕制備出氧化物替代式圖形襯底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物替代式圖形襯底的制備方法，其特征在于:所述步驟1)中SiO2薄膜厚度是1.5 μ m?3.0 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化物替代式圖形襯底的制備方法，其特征在于:所述步驟2)中光刻膠的厚度是2.0 μ m?3.0 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氧化物替代式圖形襯底的制備方法，其特征在于:所述步驟3)中的曝光能量是150ms?200ms，焦距:0.5?1.0，顯影后得到圓柱型光刻膠掩膜D=2 μ m, space=l μ m, 135°C下烘烤 lOmin。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氧化物替代式圖形襯底的制備方法，其特征在于:所述步驟4)用BOE溶液對(duì)藍(lán)寶石襯底進(jìn)行濕法腐蝕，室溫下BOE溶液濃度越大腐蝕速率越大，BOE稀釋溶液是體積比BOE = H2O=1:2?1:10 ;將腐蝕速率控制在100?300nm/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氧化物替代式圖形襯底的制備方法，其特征在于:所述BOE溶液是體積比HF = NH4F=1: 6的緩沖氧化物刻蝕液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氧化物替代式圖形襯底的制備方法，其特征在于:所述步驟5)通過(guò)硫酸、雙氧水混合溶液:體積比H2SO4(98%) IH2O2 (30%) =4:1去除光刻膠。
【文檔編號(hào)】H01L21/3105GK103887166SQ201410101341
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】韓沈丹, 繆炳有, 張汝京, 黃宏嘉 申請(qǐng)人:西安神光安瑞光電科技有限公司