[发明专利]一种利用激光刻蚀制备蓝宝石图形衬底的方法及应用

说明书

本发明涉及一种利用激光刻蚀制备蓝宝石图形衬底的方法及应用，属于光电子技术领域，包括以下步骤：(1)在蓝宝石衬底上沉积一层光刻胶掩膜；(2)利用光刻对版进行曝光；(3)显影出光刻胶图形；(4)利用光刻胶做掩膜，激光刻蚀蓝宝石衬底，得到半球状蓝宝石图形衬底；(5)清洗衬底，利用加热的浓硫酸清洗衬底，得到半球状蓝宝石图形衬底。本发明通过光刻胶作掩膜，利用激光刻蚀光刻胶掩膜，有效的利用激光刻蚀过程中的钻蚀性制备出半球状图形衬底。解决了干法刻蚀蓝宝石价格比较昂贵的问题，湿法腐蚀图形失真的问题，工艺简单，便于操作，效率高，同时降低生产成本。

技术领域

本发明涉及一种利用激光刻蚀制备蓝宝石图形衬底的方法及应用，属于光电子技术领域。

背景技术

从目前LED芯片来看，衬底材料的选用是首要考虑的问题。目前市面上一般有三种材料可作为衬底：蓝宝石、Si、SiC。图形衬底的制备以蓝宝石为例来说明。蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如晶格失配和热应力失配，这会在外延层中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。

蓝宝石是一种绝缘体，常温下的电阻率大于10¹¹Ω·cm，在这种情况下无法制作垂直结构的器件；通常只在外延层上表面制作n型和p型电极，在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少，同时增加了器件制造中的光刻和刻蚀工艺过程，结果使材料利用率降低、成本增加。由于P型GaN掺杂困难，当前普遍采用在p型GaN上制备金属透明电极的方法，使电流扩散，以达到均匀发光的目的。但是金属透明电极一般要吸收约30％～40％的光，这严重影响发光效率。横向外延技术可以有效地降低外延层的位错密度。但传统的横向外延生长技术工艺复杂，而且横向外延生长的掩膜区薄膜会发生向下的晶向倾斜以及在掩膜区边界处会产生一些小角度晶界。为了克服传统横向外延生长存在的几个问题，利用横向外延生长原理，对蓝宝石进行表面处理，并结合MOCVD薄膜生长技术，在蓝宝石衬底上生长低位错密度、优异光学性能的GaN薄膜。

通过透明接触层，倒金字塔结构，倒装芯片，垂直结构，表面粗化，布拉格反射层(DBR)结构，光子晶体等技术改进能够有效的提高芯片的光提取效率，而蓝宝石图形化衬底(PSS)技术由于能够降低外延层应力、改善晶体生长性能、增加GaN/蓝宝石接触面逸出角等优势，近年来成为关注的焦点。

中国专利文献CN201410289596.1公开了一种《一种蓝宝石图形衬底制备方法》，包括如下步骤：步骤1：对蓝宝石切割片进行双面研磨，形成蓝宝石粗磨晶片；步骤2：对所述蓝宝石粗磨晶片进行单面精密研磨，形成蓝宝石精磨晶片；步骤3：在所述未经精抛的蓝宝石精磨晶片上直接形成刻蚀图形化结构，所述刻蚀图形化结构与蓝宝石精磨晶片上的粗化表面共同提高蓝宝石图形衬底光提取效率。该方案采用双面研磨，然后刻蚀图形，操作繁琐，衬底容易破裂。

中国专利文献CN201110222427.2公开了一种《一种图形化蓝宝石衬底的干法刻蚀方法》，包括：包括以下步骤：先主刻蚀步骤，然后进行图形轮廓修饰刻蚀步骤；所述主刻蚀步骤具体指先将表面做有周期性排列的光刻胶图形的蓝宝石衬底装入ICP刻蚀设备中，设定ICP刻蚀设备的一些工艺参数，将光刻胶图形转移到蓝宝石衬底上，在蓝宝石衬底上初步形成所需的图形轮廓；所述图形轮廓修饰刻蚀步骤具体指通过再次调整ICP刻蚀设备的一些工艺参数，将主刻蚀阶段刻蚀出来的图形进一步做表面轮廓修饰处理利用ICP干法刻蚀蓝宝石，生产成本高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种利用激光刻蚀制备蓝宝石图形衬底的方法。

本发明还提供一种上述制备方法的应用。

本发明的技术方案如下：

一种利用激光刻蚀制备蓝宝石图形衬底的方法，包括以下步骤：