一種藍寶石復合襯底及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于微納米電子制造技術領域，涉及半導體材料，具體涉及一種藍寶石復合襯底的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著近來LED散熱技術的改進，室外照明的大功率LED路燈、投光燈等LED大功率照明燈具已經實現工業化生產并開始被大量應用。對色溫和顯色性要求很高的室內照明的舞臺燈、影棚燈等也已實現量產并投入應用。適用范圍最大、用量也最大的通用照明的T8、T5、T4、燈管和代替白熾燈和節能燈的螺口球泡燈以形成系列化，使用壽命已高達5萬小時。LED照明已進入高速發展期。
[0003]通常，LED的氮化鎵系薄膜外延層主要生長在藍寶石襯底上。藍寶石襯底有許多的優點:首先，藍寶石襯底的生產技術成熟、器件質量較好；其次，藍寶石的穩定性很好，能夠運用在高溫生長過程中；最后，藍寶石的機械強度高，易于處理和清洗。因此，大多數工藝一般都以藍寶石作為襯底。但是目前的藍寶石襯底因其結構的限制，使其對發光二極管的光提取效率低。
【發明內容】
[0004]本發明的第一目的在于提供一種應力有效釋放，光提取率高的藍寶石復合襯底。
[0005]為解決上述技術問題，本發明的技術方案是:一種藍寶石復合襯底，包括藍寶石基板，所述藍寶石基板上設有掩膜層，所述掩膜層經過光刻或腐蝕形成圖形掩膜層，通過所述圖形掩膜層保護腐蝕所述藍寶石基板形成圖形化藍寶石圖形層，所述圖形化藍寶石圖形層上設有氧化鋁層，所述氧化鋁層厚度為10?14nm或101?500nm ;所述圖形化藍寶石圖形層上相鄰圖形的底部相互粘連。
[0006]優選方式為，所述掩膜層的厚度為10?5000nm。
[0007]優選方式為，所述掩膜層為Si02掩膜層，所述Si02掩膜層上的圖形按正方或六方排列設置。
[0008]本發明的第二目的在于提供一種藍寶石復合襯底的制備方法，該制備方法成本低，可以實現大面積、低成本、工業化的復合圖形藍寶石襯底的制備。
[0009]為解決上述技術問題，本發明的技術方案是:一種藍寶石復合襯底的制備方法，包括以下步驟:
S10、取一所述藍寶石基板，用硫酸雙氧水將所述藍寶石基板清洗干凈；
S20、在所述藍寶石基板上生長一層保護所述掩膜層，所述掩膜層的厚度為10?5000nm;
S30、在所述掩膜層上涂覆一層光刻膠，利用光刻技術，對所述掩膜層上未設有圖形的區域進行光刻，使掩膜層上的圖形區域被光刻膠保護，形成圖形掩膜層；
S40、利用Β0Ε溶液或RIE刻利用Β0Ε在光刻膠圖層的保護下對Si02掩膜層進行腐蝕，得到圖形按正方或六方排列設置的圖形掩膜層；
S50、去除上述步驟中殘余的光刻膠；
S60、利用硫酸和磷酸溶液，在所述圖形掩膜層的保護下，腐蝕至所述藍寶石基板，使所述圖形掩膜層上相鄰的圖形底部粘連在一起，形成圖形化藍寶石圖形層；
S70、使用濕法清洗干凈帶有掩膜層的圖形化藍寶石基板；
S80、利用濺射設備，在所述圖形化藍寶石圖形層上沉積一層所述氮化鋁，所述氧化鋁的厚度為10?500nm，形成所述藍寶石復合襯底。
[0010]優選方式為，所述步驟S20中的掩膜層，使用等離子增強氣相化學沉積或電子束蒸鍍的方法制成。
[0011]優選方式為，所述步驟S20中，利用Β0Ε在光刻膠圖層的保護下對掩膜層進行腐蝕，得到圖形按正方或六方排列設置的圖形掩膜層。
[0012]優選方式為，所述步驟S20中，利用RIE使用CF4氣體對掩膜層進行刻蝕，得到圖形按正方或六方排列設置的圖形掩膜層。
[0013]優選方式為，所述步驟S60中，利用濃H2S04與濃H3P04的混合溶液腐蝕藍寶石基板。
[0014]優選方式為，所述步驟S60中，利用干法ICP使用BC13、C13、H2、Ar刻蝕藍寶石基板。
[0015]采用上述技術方案后，本發明的有益效果是:由于本發明的藍寶石復合襯底及其制備，本發明的藍寶石復合襯底因設有一層氧化鋁，該氮化鋁的結構與氮化鎵結構相似，使其能有效對氮化鎵基的材料應力有效釋放，減少氮化鎵生長缺陷；同時本發明的藍寶石復合襯底結構對發光二極管的光提取效率的改善更為顯著，該復合襯底可以比使用普通藍寶石平片襯底生長的氮化鎵基發光二極管的亮度提升45%以上。而本發明的制備方法包括步驟:先讓清洗干凈的藍寶石基板上生長一層掩膜層，并在掩膜層上涂覆光刻膠，然后利用光刻技術對掩膜層上未有圖形區域進行光刻。光刻完畢后利用Β0Ε溶液或RIE刻蝕，去除沒有光刻膠保護的掩膜層區域，再利用濕法溶液去除殘余的光刻膠。接著在掩膜層的保護下腐蝕藍寶石基板，直至藍寶石基板與圖形底部粘連到一起為止，再使用濕法清洗圖形化藍寶石基板。最后利用濺射設備，在藍寶石基板上沉積一層氮化鋁，至此形成了藍寶石復合襯底。
[0016]因此本發明的藍寶石復合襯底的制備方法，可以實現大面積、低成本、工業化的復合圖形藍寶石襯底制備。而利用本發明的制備方法制備的藍寶石復合襯底，可被廣泛應用，可以用于氮化鎵基發光二極管材料生長的襯底，該方法可以制備復合襯底的工藝簡單，成本低，尤其對大尺寸晶圓的復合圖形襯底制作具有很高是工業化前景。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明藍寶石基板上設有Si02掩膜層時的結構示意圖；
圖2是本發明藍寶石復合基板上設有圖形掩膜層連時的結構示意圖；
圖3是本發明藍寶石復合基板上設有圖形化藍寶石圖形層的結構示意圖；
圖4是本發明藍寶石復合襯底的結構示意圖；
圖5是圖4的俯視圖； 圖中:1 一藍寶石基板、2 — Si02掩膜層、3 —圖形掩膜層、4一圖形化藍寶石圖形層、5—
氧化鋁層。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0019]實施例一:
如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，一種藍寶石復合襯底包括藍寶石基板1，藍寶石基板1上設有掩膜層2，掩膜層2經過光刻或腐蝕形成圖形掩膜層3，通過圖形掩膜層3保護腐蝕藍寶石基板1形成圖形化藍寶石圖形層4，圖形化藍寶石圖形層4上設有氧化鋁層5，氧化招層5厚度為10?14nm或101?500nm ；圖形化藍寶石圖形層4上相鄰圖形的底部相互粘連，掩膜層的厚度為10?5000nm，掩膜層為Si02掩膜層2，Si02掩膜層2上的圖形按正方或六方排列設置。
[0020]本實施例的藍寶石復合襯底的制備方法為濕法腐蝕實例，包括步驟:
1、選擇一藍寶石平片。
[0021]2、在藍寶石平片上使用含5%SiH4的SiH4/N2混合氣和N20氣體利用等離子增強氣相化學沉積沉