一种图形化蓝宝石衬底、制备方法和LED外延片技术

本发明专利技术公开了一种图形化蓝宝石衬底、制备方法和LED外延片。该图形化蓝宝石衬底的制备方法包括：在蓝宝石基晶片表面进行光刻胶掩膜制备；通过第一等离子源对所述蓝宝石基晶片进行刻蚀以形成第一图形化区域，并在刻蚀过程中生成刻蚀产物，以及同时通过第二等离子源与所述刻蚀产物反应生成二次掩膜，以使所述二次掩膜沉积在被刻蚀表面，其中，所述第一图形化区域侧面的沉积效果大于底部沉积效果，刻蚀效果大于所述二次掩膜沉积效果；通过第一等离子体源对所述第一图形化区域进行图形修饰刻蚀，以得到蓝宝石基三维图形。通过采用上述方案，解决了现有的图形化蓝宝石衬底的制备方法存在横向刻蚀控制能力不足、整体刻蚀时间过长的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种图形化蓝宝石衬底、制备方法和LED外延片


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种图形化蓝宝石衬底、制备方法和LED外延片。

技术介绍

[0002]图形化蓝宝石衬底是LED芯片外延片的主要衬底材料，图形化蓝宝石衬底是在蓝宝石晶片表面进行周期性微纳图形化加工后的衬底材料，其中用于生长可见光谱范围内外延材料的主流的图形经历一系列发展，最终稳定为一种侧壁微弧的类圆锥体。类圆锥体在图形化刻蚀过程由光刻胶掩膜逐步转化为类圆锥体，其中有底径和高度两个核心参数，且由于LED行业的高速发展，下游端产品多元化导致的前端材料定制化，使得图形参数在高度与底宽之间有众多变量组合，以最常使用的3.0um图形参数为例，底宽/高度就有：2.6um/1.6um、2.6/1.7um、2.7um/1.7um、2.7/1.8um、2.8um/1.8um、2.8/1.9um、2.8/2.0um、2.9um/1.8um、2.9/1.9um、2.9um/2.0um等组合，对图形在宽度与高度方面的灵活调控提出更高要求。目前的刻蚀工艺，由于刻蚀气体类别的单一，一般以BCl3为主刻蚀气体，CHF3为辅助刻蚀气体，导致图形在刻蚀过程中常常难以高效的控制宽度参数的变化，即图形横向刻蚀工艺存在调控不足。且由于蓝宝石键能较强，单一气体以物理刻蚀为主，辅助气体的化学刻蚀能力对刻蚀过程加速较弱，整体刻蚀速率较慢。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种图形化蓝宝石衬底、制备方法和LED外延片，以解决现有的图形化蓝宝石衬底的制备方法存在横向刻蚀控制能力不明确、整体刻蚀时间过长的问题。
[0004]根据本专利技术的一方面，提供了一种图形化蓝宝石衬底的制备方法，所述图形化蓝宝石衬底的制备方法包括：
[0005]在蓝宝石基晶片表面进行光刻胶掩膜制备；
[0006]通过第一等离子源对所述蓝宝石基晶片进行刻蚀以形成第一图形化区域，并在刻蚀过程中生成刻蚀产物，以及同时通过第二等离子源与所述刻蚀产物反应生成二次掩膜，以使所述二次掩膜沉积在被刻蚀表面，其中，所述第一图形化区域侧面的沉积效果大于底部沉积效果，刻蚀效果大于所述二次掩膜沉积效果；
[0007]通过第一等离子体源对所述第一图形化区域进行图形修饰刻蚀，以得到蓝宝石基三维图形。
[0008]在本专利技术的可选实施例中，所述通过第一等离子源对所述蓝宝石基晶片进行刻蚀以形成第一图形化区域，并在刻蚀过程中生成刻蚀产物，以及同时通过第二等离子源与所述刻蚀产物反应生成二次掩膜，以使所述二次掩膜沉积在被刻蚀表面，其中，所述第一图形化区域侧面的沉积效果大于底部沉积效果，刻蚀效果大于所述二次掩膜沉积效果之后，还包括：
[0009]通过所述第一等离子源对所述第一图形化区域进行刻蚀以形成第二图形化区域，
并在刻蚀过程中生成刻蚀产物，以及同时通过第三等离子源与所述刻蚀产物反应生成三次掩膜，以使所述三次掩膜沉积在被刻蚀表面，其中，光刻胶残留区域的沉积效果大于非光刻胶残留区域的沉积效果，刻蚀效果大于所述三次掩膜沉积效果；
[0010]相应的，所述通过第一等离子体源对所述第一图形化区域进行图形修饰刻蚀，以得到蓝宝石基三维图形，包括：
[0011]通过第一等离子体源对所述第二图形化区域进行图形修饰刻蚀，以得到蓝宝石基三维图形。
[0012]在本专利技术的可选实施例中，所述通过第一等离子源对所述蓝宝石基晶片进行刻蚀以形成第一图形化区域，并在刻蚀过程中生成刻蚀产物，以及同时通过第二等离子源与所述刻蚀产物反应生成二次掩膜，以使所述二次掩膜沉积在被刻蚀表面，其中，所述第一图形化区域侧面的沉积效果大于底部沉积效果，刻蚀效果大于所述二次掩膜沉积效果，包括：
[0013]通过第一等离子源对所述蓝宝石基晶片进行刻蚀以形成第一图形化区域，并在刻蚀过程中生成刻蚀产物，以及同时通过第三等离子源与所述刻蚀产物反应生成三次掩膜，以使所述三次掩膜沉积在被刻蚀表面，其中，光刻胶残留区域的沉积效果大于非光刻胶残留区域的沉积效果，刻蚀效果大于三次掩膜沉积效果；
[0014]通过所述第一等离子源对所述第一图形化区域进行刻蚀以形成第二图形化区域，并在刻蚀过程中生成刻蚀产物，以及同时通过第二等离子源与所述刻蚀产物反应生成二次掩膜，以使所述二次掩膜沉积在被刻蚀表面，其中，所述第二图形化区域侧面的沉积效果大于底部沉积效果，所述刻蚀效果大于二次掩膜沉积效果；
[0015]相应的，所述通过第一等离子体源对所述第一图形化区域进行图形修饰刻蚀，以得到蓝宝石基三维图形，包括：
[0016]通过第一等离子体源对所述第二图形化区域进行图形修饰刻蚀，以得到蓝宝石基三维图形。
[0017]在本专利技术的可选实施例中，所述第一等离子源、所述第二等离子源和所述第三等离子源中的至少一种为气体。
[0018]在本专利技术的可选实施例中，所述制备方法还包括以下至少一项：
[0019]所述第一等离子源为BCl3、Ar中的至少一种；
[0020]所述第二等离子源为N2、NH3、SF6中的至少一种；
[0021]所述第三等离子源为CHF3、SF6、CF4中的至少一种。
[0022]所生成的所述二次掩膜为AlN、AlS、SiN中的至少一种；
[0023]所生成的所述三次掩膜为光刻胶氟碳化合物。
[0024]在本专利技术的可选实施例中，所述第一等离子源和所述第二等离子源的比例在100:1
‑
100:99之间；
[0025]和/或，所述第一等离子源和所述第三等离子源的比例在100:1
‑
100:99之间。
[0026]在本专利技术的可选实施例中，所述蓝宝石基晶片包括蓝宝石平片和/或设置于蓝宝石平片上的膜层，其中，设置于蓝宝石平片上的膜层包括无机多晶材料膜层、单晶材料膜层和非晶材料膜层中的至少一种。
[0027]在本专利技术的可选实施例中，所述光刻胶掩膜包括凸起类掩膜和凹洞类掩膜中的一种；
[0028]和/或；所述光刻胶掩膜的掩膜形状包括圆形、正多边形和多角星型中的一种。
[0029]根据本专利技术的另一方面，提供了一种图形化蓝宝石衬底，该图形化蓝宝石衬底采用如本专利技术任一实施例所述的图形化蓝宝石衬底的制备方法制成。
[0030]根据本专利技术的另一方面，提供了一种LED外延片，该LED外延片包括本专利技术任一实施例所述的图形化蓝宝石衬底。
[0031]本专利技术实施例的技术方案，通过在蓝宝石基晶片表面进行光刻胶掩膜制备，然后通过第一等离子源对所述蓝宝石基晶片进行刻蚀以形成第一图形化区域，并在刻蚀过程中生成刻蚀产物，以及同时通过第二等离子源与所述刻蚀产物反应生成二次掩膜，以使所述二次掩膜沉积在被刻蚀表面，其中，所述第一图形化区域侧面的沉积效果大于底部沉积效果，刻蚀效果大于所述二次掩膜沉积效果，最后通过第一等离子体源对所述第一图形化区域进行图形修饰刻蚀，以得到蓝宝石基三维图形。二次掩膜能够在蓝宝石基晶片表面材料被刻蚀的同时，均匀的沉积在被刻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图形化蓝宝石衬底的制备方法，其特征在于，包括：在蓝宝石基晶片表面进行光刻胶掩膜制备；通过第一等离子源对所述蓝宝石基晶片进行刻蚀以形成第一图形化区域，并在刻蚀过程中生成刻蚀产物，以及同时通过第二等离子源与所述刻蚀产物反应生成二次掩膜，以使所述二次掩膜沉积在被刻蚀表面，其中，所述第一图形化区域侧面的沉积效果大于底部沉积效果，刻蚀效果大于所述二次掩膜沉积效果；通过第一等离子体源对所述第一图形化区域进行图形修饰刻蚀，以得到蓝宝石基三维图形。2.根据权利要求1所述的图形化蓝宝石衬底的制备方法，其特征在于，所述通过第一等离子源对所述蓝宝石基晶片进行刻蚀以形成第一图形化区域，并在刻蚀过程中生成刻蚀产物，以及同时通过第二等离子源与所述刻蚀产物反应生成二次掩膜，以使所述二次掩膜沉积在被刻蚀表面，其中，所述第一图形化区域侧面的沉积效果大于底部沉积效果，刻蚀效果大于所述二次掩膜沉积效果之后，还包括：通过所述第一等离子源对所述第一图形化区域进行刻蚀以形成第二图形化区域，并在刻蚀过程中生成刻蚀产物，以及同时通过第三等离子源与所述刻蚀产物反应生成三次掩膜，以使所述三次掩膜沉积在被刻蚀表面，其中，光刻胶残留区域的沉积效果大于非光刻胶残留区域的沉积效果，刻蚀效果大于所述三次掩膜沉积效果；相应的，所述通过第一等离子体源对所述第一图形化区域进行图形修饰刻蚀，以得到蓝宝石基三维图形，包括：通过第一等离子体源对所述第二图形化区域进行图形修饰刻蚀，以得到蓝宝石基三维图形。3.根据权利要求1所述的图形化蓝宝石衬底的制备方法，其特征在于，所述通过第一等离子源对所述蓝宝石基晶片进行刻蚀以形成第一图形化区域，并在刻蚀过程中生成刻蚀产物，以及同时通过第二等离子源与所述刻蚀产物反应生成二次掩膜，以使所述二次掩膜沉积在被刻蚀表面，其中，所述第一图形化区域侧面的沉积效果大于底部沉积效果，刻蚀效果大于所述二次掩膜沉积效果，包括：通过第一等离子源对所述蓝宝石基晶片进行刻蚀以形成第一图形化区域，并在刻蚀过程中生成刻蚀产物，以及同时通过第三等离子源与所述刻蚀产物反应生成三次掩膜，以使所述三次掩膜沉积在被刻蚀表面，其中，光刻胶残留区域的沉积效果大于非光刻胶残留区域的沉积效果，刻蚀效果大于三次掩膜沉积效果；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子荣，康凯，陆前军，向炯，
申请(专利权)人：广东中图半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：