[发明专利]一种纳米级PSS衬底制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED衬底制作方法，尤其是一种纳米级PSS衬底制作方法。 

背景技术

发光二极管（LED）是一种电光转换、高效节能、绿色环保、寿命长等优点，在交通指示、户内外全色显示、液晶电视背光源等方面有着广泛的应用，尤其是用LED可以实现半导体固态照明，其有望成为新一代光源进入千家万户，引起人类照明史上的革命，其中蓝宝石衬底生长氮化镓外延的蓝光LED芯片上涂敷黄光荧光粉，蓝光激发荧光粉发出黄光，蓝光与黄光混合得到白光，从而用蓝光LED得到白光。氮化镓外延的LED所采用的衬底材料常见有二种，即蓝宝石和碳化硅，碳化硅机械加工性能差，价格昂贵以及专利方面的问题使其应用得到限制，因此当前用于氮化镓外延生长的衬底主要是蓝宝石，氮化镓外延层与蓝宝石的晶格失配度相当大，残余内应力较大，所以在蓝宝石上生长氮化镓容易造成大量的缺陷，而这些缺陷大大降低发光器件发光效率；同时GaN与空气间存在较大的折射率的差异，光出射角度较小，很大部分被全反射回到LED芯片内部，降低了光的提取效率，增加散热难度，影响LED器件的可靠性。采用纳米级PSS衬底技术可大大降低氮化物材料的位错的密度，缓和外延生长时产生的残余内应力，提高内量子效率，光提取效率大大改善。 

目前实现纳米级PSS衬底技术主要采用：电子束光刻技术、纳米压印光刻技术、聚合物光刻技术；以上技术加工复杂、成本高。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米级PSS衬底制作方法，该制作方法简易、快速、低成本，光子提取效率高，提升产品良率。 

本发明的技术方案为：一种纳米级PSS衬底制作方法，制备步骤如下： 

a、蓝宝石衬底上沉积一层SiO₂膜：蓝宝石衬底上用PECVD设备沉积一层SiO₂膜，厚度约2000～5000埃。

b、在SiO₂膜上蒸发一层金属铝：在SiO₂膜上蒸发一层金属铝，厚度约500～1000埃。 

c、将步骤b蒸发一层金属铝的衬底浸泡在弱碱性的化学溶液中，进行化学作用，SiO₂膜表面上留下均匀的铝氧化物纳米颗粒：步骤b蒸发一层金属铝的衬底浸泡在0.5～2%碱性的化学溶液中，浸泡2～5分钟，SiO₂膜表面上生成均匀50～300埃的铝氧化物纳米颗粒。 

d、在c步骤化学作用后，再干法刻蚀掉未能被铝氧化物纳米颗粒挡住的SiO₂膜, 将铝氧化物颗粒图形转移到SiO₂膜层，形成纳米状的SiO₂颗粒：d在c步骤化学作用后，采用RIE设备刻蚀掉未能被铝氧化物纳米颗粒挡住的SiO₂膜, 将均匀的纳米状的铝氧化物颗粒图形转移到SiO₂膜层;，形成纳米状的SiO₂颗粒。RIE设备采用的参数为：CF4流量30～60sccm；反应压力20～100mTorr ；功率300～500W, 刻蚀时间10～30分钟。 

e、在d步骤后再放入高温的硫酸与磷酸混合溶液中腐蚀掉未被SiO₂颗粒挡住的蓝宝衬底：(e)在d步骤后再放入230～350℃温度的硫酸与磷酸混合溶液H₂SO₄: H₃PO₄=3:1中腐蚀约10～30分钟，腐蚀掉未被SiO₂颗粒挡住的蓝宝衬底。 

f、在e步骤后用HF酸去掉SiO₂掩膜，形成纳米级PSS衬底：在e步骤后用HF酸腐蚀10～30分钟，去掉SiO₂掩膜，形成纳米级PSS衬底。 

本发明的优点在于：其制程相对于常规的PSS技术，其技术要求较低，蚀刻速度快；免除掉昂贵的光刻设备，加工成本缩减很多；而相对于非PSS制程，本制程在蓝宝石上形成的凹坑图形有利于生长出高质量的氮化镓外延层，有利于提高外量子效应；同时LED激发出的光在这些凹坑图形处反射，可形成散射光，有利于增加光提取效率。 

附图说明

图1为本发明一种纳米级PSS衬底制作方法结构示意图 

P1—蓝宝石、P2—SiO2膜、P3—铝层、A~G—制程相应步骤的衬底结构形貌。

具体实施方式

图1中显示本发明在发光元器件形成纳米级PSS衬底实施流程；