一種圖形化的藍(lán)寶石襯底的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體光電芯片制造領(lǐng)域，尤其涉及一種改善側(cè)向外延效果的襯底圖形化技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)是新型固態(tài)冷光源，其能效高、壽命長(zhǎng)、體積小、電壓低等諸多優(yōu)點(diǎn)，使它廣泛的應(yīng)用于人們的日常生活，交通紅綠燈、車頭燈、戶外顯示器、手機(jī)背光源，電器的指示燈、某些照明路燈都廣泛大量的采用LED。尤其是在節(jié)能環(huán)保方面，LED燈相比普通白熾燈和熒光燈具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此未來代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源成為主要照明光源已經(jīng)成為共識(shí)。
[0003]目前LED外延層大多采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積技術(shù)(MOCVD)異質(zhì)外延上制備，由于襯底和外延之間的晶格失配和熱失配不一致，這樣會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)的外延晶體質(zhì)量較差，為了提高晶體質(zhì)量，研宄者采用緩沖層技術(shù)來改善外延晶體質(zhì)量，而且效果顯著，但是在外延層中仍存在較高的位錯(cuò)密度。高位錯(cuò)密度導(dǎo)致器件的漏電流加大、效率下降和壽命降低，為了進(jìn)一步提高外延層的晶體質(zhì)量，研宄者采用側(cè)向外延技術(shù)(ELOG)，利用位錯(cuò)的阻斷和轉(zhuǎn)向使穿透位錯(cuò)終止，不能繼續(xù)向上擴(kuò)展到發(fā)光區(qū)，提高外延晶體質(zhì)量，改善器件性能，目前使用最多的是表面圖形化襯底技術(shù)(PSS)，這不僅能夠使外延在生長(zhǎng)過程中利用側(cè)向外延降低位錯(cuò)密度，提高晶體質(zhì)量，而且還能夠利用PSS圖形將從發(fā)光區(qū)射向襯底的光通過不同面反射回去，提高光的逸出概率，提高芯片的出光效率。
[0004]雖然側(cè)向外延能夠提高晶體質(zhì)量，但是仍有一些問題，如圖1(a)所示，對(duì)于側(cè)向外延，因?yàn)榇怪狈较蛲庋又械拇┩肝诲e(cuò)和晶體生長(zhǎng)方向一致，所以位錯(cuò)線會(huì)沿著晶體生長(zhǎng)方向延伸到發(fā)光區(qū)，影響器件性能，而側(cè)向外延的位錯(cuò)會(huì)在界面終結(jié)掉，因此要利用側(cè)向外延減少缺陷密度，就需要避免垂直方向的外延生長(zhǎng)，增加側(cè)面方向的外延生長(zhǎng)，這樣才能夠提高外延晶體質(zhì)量，降低缺陷密度，提高芯片發(fā)光強(qiáng)度與可靠性。
[0005]除了以上這些以外，圖形化襯底的間隙有一定深度，若深度過低，則對(duì)光的逸出概率未有較大的提升，而深度過高，則在外延的生長(zhǎng)過程中需要花費(fèi)較多的時(shí)間去填滿這些間隙，這樣會(huì)增長(zhǎng)外延生長(zhǎng)周期。
[0006]為了解決上述問題，有必要設(shè)計(jì)一種圖形化襯底，一方面避免側(cè)向外延過程中垂直方向的外延生長(zhǎng)，增加側(cè)向外延生長(zhǎng)，另一方面在不損害光逸出概率的前提下，減少外延生長(zhǎng)周期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種圖形化襯底，一方面避免側(cè)向外延過程中垂直方向的外延生長(zhǎng)，增加側(cè)向外延生長(zhǎng)，減少外延生長(zhǎng)周期。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種圖形化的藍(lán)寶石襯底的制造方法，包括如下步驟: A.提供一平坦襯底，在其表面形成掩模層；
B.利用光刻技術(shù)在其表面制作圖形化的掩模層；
C.利用圖形化的掩模層，采用濕法腐蝕或干法刻蝕工藝在襯底表面形成圖形化并去掉掩模層；
D.在圖形化的襯底表面形成絕緣介質(zhì)膜；
E.利用光刻技術(shù)保護(hù)圖形化襯底間隙之間的絕緣介質(zhì)膜；
F.采用濕法腐蝕或干法刻蝕工藝去掉光刻保護(hù)以外的絕緣介質(zhì)膜。
[0009]進(jìn)一步的，所述絕緣介質(zhì)膜為二氧化硅、氮化硅、氮氧硅。
[0010]進(jìn)一步的，所述絕緣介質(zhì)膜制作方法為化學(xué)氣相沉積、蒸發(fā)或者濺射。
[0011]進(jìn)一步的，所述襯底為藍(lán)寶石襯底、硅襯底、氮化鋁襯底、碳化硅襯底、氧化鋅襯底。
[0012]進(jìn)一步的，所述的絕緣介質(zhì)膜形狀為長(zhǎng)方形、正方形、圓形或多邊形中的一種或組入口 ο
[0013]進(jìn)一步的，所述的絕緣介質(zhì)膜形狀和圖形化襯底間隙之間的形狀一致。
[0014]進(jìn)一步的，所述的絕緣介質(zhì)膜厚度為Inm-1 μπι。
[0015]進(jìn)一步的，所述的絕緣介質(zhì)膜厚度為200nm。
[0016]本發(fā)明有益效果:
1.本襯底制造方法采用絕緣介質(zhì)膜表面不能夠生長(zhǎng)外延，避免了垂直方向的外延生長(zhǎng)，增加了側(cè)向外延生長(zhǎng)，降低了發(fā)光區(qū)位錯(cuò)密度。
[0017]2.采用一定膜厚的絕緣介質(zhì)膜填充了圖形化襯底間隙，使間隙深度變淺，減少了外延生長(zhǎng)周期。
[0018]3.采用比襯底折射率低的絕緣介質(zhì)膜，能夠使光在外延層和絕緣介質(zhì)膜界面發(fā)生全發(fā)射，增加光從芯片正面出射的概率。
【附圖說明】
[0019]圖1 (a)_l (g)為本發(fā)明一種圖形化襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法實(shí)施例一中的制造過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2 (a)-2 (m)為本發(fā)明一種圖形化襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法實(shí)施例二中的制造過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]實(shí)施例一:1_襯底；2_第一層光刻膠；3_ 二氧化娃；4_第二層光刻膠；
實(shí)施例二:1_襯底；2_第一層二氧化硅；3_第一層光刻膠；4_第二層二氧化硅；5-第二層光刻膠。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0023]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0024]其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0025]一種圖形化的藍(lán)寶石襯底的制造方法，其特征在于，包括如下步驟:
A.提供一平坦襯底I，在其表面形成掩模層；
B.利用光刻技術(shù)在其表面制作圖形化的掩模層；
C.利用圖形化的掩模層，采用濕法腐蝕或干法刻蝕工藝在襯底I表面形成圖形化并去掉掩模層；
D.在圖形化的襯底I表面形成絕緣介質(zhì)膜；
E.利用光刻技術(shù)保護(hù)圖形化襯底I間隙之間的絕緣介質(zhì)膜；
F.采用濕法腐蝕或干法刻蝕工藝去掉光刻保護(hù)以外的絕緣介質(zhì)膜。
[0026]所述絕緣介質(zhì)膜為二氧化硅、氮化硅、氮氧硅。
[0027]所述絕緣介質(zhì)膜制作方法為化學(xué)氣相沉積、蒸發(fā)或者濺射。
[0028]所述襯底I為藍(lán)寶石襯底、硅襯底、氮化鋁襯底、碳化硅襯底、氧化鋅襯底。
[0029]所述的絕緣介質(zhì)膜形狀為長(zhǎng)方形、正方形、圓形或多邊形中的一種或組合。
[0030]所述的絕緣介質(zhì)膜形狀和圖形化襯底間隙之間的形狀一致。
[0031]所述的絕緣介質(zhì)膜厚度為Inm-1 μπι。
[0032]所述的絕緣介質(zhì)膜厚度為200nm。
[0033]實(shí)施例一
本實(shí)施例結(jié)合圖1所示，本實(shí)施例采用干法獲得的圖形化襯底。
[0034]1、提供一平坦藍(lán)寶石襯底1，在其表面2.5 μπι的第一層光刻膠2，如圖1 (a)所不；
2、利用光刻技術(shù)曝光第一層光刻膠2，在其表面形成如圖1(b)所示的圖形；
3、采用ICP工藝，利用三氯化硼氣體在襯底I表面刻蝕出圖形，去掉殘余第一層光刻膠2，形成如圖1(c)所示圖形；
4、采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積在圖形化的襯底I表面沉積200nm的二氧化硅3，如圖1 (d)所示；
5、利用光刻技術(shù)曝光第二層光刻膠4，在其表面形成如圖1(f)所示圖形；
6、腐蝕二氧化硅3形成圖1(g)所示圖形。
[0035]實(shí)施例二
本實(shí)施例結(jié)合圖2所示，本實(shí)施例采用濕法獲得的圖形化襯底。
[0036]1、提供一平坦藍(lán)寶石襯底I，在其表面通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積10nm的第一層二氧化硅2，如圖2(a)所示；
2、利用光刻技術(shù)曝光光刻膠，形成如圖2(c)所示圖形，詳細(xì)過程見圖2(b)和2(c)所示;
3、腐蝕第一層二氧化硅2，獲得如圖2(e)所示的圖形，具體過程詳見圖2(d)和2(e)所示;
4、采用270°C，磷酸:硫酸=1:3的混合酸液里浸泡若干時(shí)間，獲得如圖2(g)所示圖形，再去掉表面第一層二氧化硅2，保留第一層光刻膠3，具體過程詳見圖2(f)和2(g);
5、采用270°C，磷酸:硫酸=1:3的混合酸液里浸泡若干時(shí)間，獲得如圖2(h)所示圖形； 6、在其表面沉積200nm的第二層二氧化硅4，如圖2(i)所示；
7、利用光刻技術(shù)曝光腐蝕第二層二氧化硅4，保留第二層光刻膠5，獲得如圖2(m)所示圖形，具體過程詳見圖2 (j)、2 (k) ,2(1)和2 (m)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種圖形化的藍(lán)寶石襯底的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: A.提供一平坦襯底，在其表面形成掩模層； B.利用光刻技術(shù)在其表面制作圖形化的掩模層； C.利用圖形化的掩模層，采用濕法腐蝕或干法刻蝕工藝在襯底表面形成圖形化并去掉掩模層； D.在圖形化的襯底表面形成絕緣介質(zhì)膜； E.利用光刻技術(shù)保護(hù)圖形化襯底間隙之間的絕緣介質(zhì)膜； F.采用濕法腐蝕或干法刻蝕工藝去掉光刻保護(hù)以外的絕緣介質(zhì)膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形化的藍(lán)寶石襯底的制造方法，其特征在于:所述絕緣介質(zhì)膜為二氧化硅、氮化硅、氮氧硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形化的藍(lán)寶石襯底的制造方法，其特征在于:所述絕緣介質(zhì)膜制作方法為化學(xué)氣相沉積、蒸發(fā)或者濺射。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形化的藍(lán)寶石襯底的制造方法，其特征在于:所述襯底為藍(lán)寶石襯底、硅襯底、氮化鋁襯底、碳化硅襯底、氧化鋅襯底。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形化的藍(lán)寶石襯底的制造方法，其特征在于:所述的絕緣介質(zhì)膜形狀為長(zhǎng)方形、正方形、圓形或多邊形中的一種或組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形化的藍(lán)寶石襯底的制造方法，其特征在于:所述的絕緣介質(zhì)膜形狀和圖形化襯底間隙之間的形狀一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形化的藍(lán)寶石襯底的制造方法，其特征在于:所述的絕緣介質(zhì)膜厚度為Inm-1 μπι。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種圖形化的藍(lán)寶石襯底的制造方法，其特征在于:所述的絕緣介質(zhì)膜厚度為200nm。
【專利摘要】一種圖形化的藍(lán)寶石襯底的制造方法，提供一平坦襯底，在其表面形成掩模層；利用光刻技術(shù)在其表面制作圖形化的掩模層；利用圖形化的掩模層，采用濕法腐蝕或干法刻蝕工藝在襯底表面形成圖形化并去掉掩模層；在圖形化的襯底表面形成絕緣介質(zhì)膜；利用光刻技術(shù)保護(hù)圖形化襯底間隙之間的絕緣介質(zhì)膜；采用濕法腐蝕或干法刻蝕工藝去掉光刻保護(hù)以外的絕緣介質(zhì)膜。本襯底制造方法采用絕緣介質(zhì)膜表面不能夠生長(zhǎng)外延，避免了垂直方向的外延生長(zhǎng)，增加了側(cè)向外延生長(zhǎng)，降低了發(fā)光區(qū)位錯(cuò)密度。采用一定膜厚的絕緣介質(zhì)膜填充了圖形化襯底間隙，使間隙深度變淺，減少了外延生長(zhǎng)周期。
【IPC分類】H01L33-00
【公開號(hào)】CN104576845
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410774549
【發(fā)明人】夏鼎智
【申請(qǐng)人】深圳市德上光電有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日