[发明专利]图案化蓝宝石衬底的制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及蓝宝石衬底制作领域，更具体地说，涉及一种图形化感应偶合电浆蓝宝石衬底的制作方法。

背景技术

目前LED衬底材料多用蓝宝石，是因为蓝宝石衬底具有技术成熟，机械强度高，器件稳定等特点。供GaN生长的蓝宝石衬底多是C面蓝宝石衬底，这主要是因为蓝宝石晶体沿C轴生长的工艺成熟、成本相对较低、物化性能稳定，在C面进行磊晶的技术成熟稳定。但在C面蓝宝石衬底上生长的GaN薄膜是沿着其极性轴即c轴方向生长的，薄膜具有自发极化合压电极化效应，导致薄膜内部（有源层量子阱）产生强大的内建电场，大大地降低了GaN薄膜的发光效率。以成长或蚀刻的方式，在蓝宝石衬底上设计制作出纳米级特定规则的微结构图案藉以控制LED之输出光形式，并可同时减少生长在蓝宝石衬底上GaN之间的差排缺陷，改善磊晶质量，并提升LED内部最子效率，增加光萃取效率。

现在做出的衬底图案形形色色，但其步骤繁琐，需事先用光罩做出一定的图形，且生产率低、图形一致性低、成品率低且工艺不稳定。

发明内容

本发明的目的是要提供一种采用非接触、通过图形投影实现图形化蓝宝石衬底的蚀刻，采用感应偶合电浆为掩膜实现图形化蓝宝石衬底的蚀刻，生产率高，出光效率高且稳定的图案化蓝宝石衬底的制作工艺。

本发明是这样实现的：包括如下步骤

1.1对待蓝宝石衬底基板进行清洁处理；

1.2将蓝宝石与所述衬底对准安装，并将所述正面按设定距离设置匀胶涂佈在基板上；

1.3根据预设的曝光条件进行投影曝光；

1.4对曝光后的衬底进行显影处理；

1.5对显影后的衬底进行干刻处理，将衬底表面的光刻胶作为刻蚀的掩膜；

1.6设定感应偶合电浆刻蚀腔的温度和真空度、以及冷却循环机的控制温度后，将干刻处理后的衬底放入刻蚀腔中的载片基台上；

1.7通入感应偶合电浆刻蚀气体对衬底进行刻蚀，通过输出频源和折射频源功率控制刻蚀速度和质量；同时通过所述冷却循环机对所述载片基台进行冷却；

所述步骤1.2为将蓝宝石与所述衬底对准安装，并通过镜头控制组设定所述掩模版的图形投影到所述衬底上的投影比例；

所述步骤1.3为根据预设的曝光条件按所述投影比例进行分区投影曝光；

所述步骤1.6为设定刻蚀腔的温度和真空度、屏蔽罩的温度以及冷却循环机的控制温度后、将干刻处理后的衬底放入刻蚀腔中的具有多个片槽的载片基台上；

所述步骤1.7还包括每个片槽通入氦气对所述衬底进行冷却；

所述步骤1.1和1.2之间还包括步骤：对清洁后的衬底进行干刻处理；

所述步骤1.3和1.4之间还包括步骤1.33：对曝光后的衬底进行干刻处理。

所述步骤1.3中的预设的曝光条件包括曝光时间、曝光光强、曝光区域、镜头焦面以及投影比例；其中曝光时间为210-250msec，曝光光强为350-450mw/cm²，曝光区域为3mm*3mm-4mm*4mm,投影比例为5:1。

所述步骤1.3包括1.3.1根据预设的曝光条件按所述投影比例在所述衬底的曝光区域上进行投影曝光；1.3.2通过步进式曝光设备对所述衬底进行移动以改变所述彻底的曝光区域，重复1.33直至所述衬底全部区域曝光完成。

所述步骤1.5中所述显影后的衬底在90-100度之间烘烤90-100秒。

所述步骤1.6中所述刻蚀腔的温度为40-50度，所述刻蚀腔的真空度低于8*10^-5 帕。

所述步骤1.7包括：1.7.1、使所述刻腔的真空温度低于8*10^-6torr；1.9.2、通过刻蚀气体至所述刻蚀腔压力为5.5mtorr；1.7.3、8-12秒内将所述输出频源功率设置为1200-1500瓦；1.7.4、8-12秒内将所述反射频源功率设置为20-30瓦；1.7.5、保持所述刻蚀腔压力为5.5m帕刻蚀320-450秒。

在此工艺中所述刻蚀气体为三氯化硼，通入流量为200-215sccm；所述片槽通入的氦气压力为5torr。

所述步骤1.7之后还包括步骤：1.8使用硫酸和双氧水的混合物去除所述刻蚀后的衬底表面的光刻胶残留物，依次使用丙酮、乙醇以及去离子水对所述刻蚀后的衬底进行清洗。

本发明具有以下有益效果：