纳米级图案化衬底的制备方法及纳米级图案化衬底技术

本发明专利技术公开了一种纳米级图案化衬底的制备方法及纳米级图案化衬底，方法包括：提供衬底，在所述衬底上形成光刻胶层；图案化所述光刻胶层，在所述光刻胶层上形成贯穿所述光刻胶层的多个第一圆孔；形成第一牺牲层，所述第一牺牲层覆盖在所述第一圆孔内壁形成直径为纳米级的第二圆孔；形成第一刻蚀掩膜层，所述第一刻蚀掩膜层填充所述第二圆孔并在所述第二圆孔内形成直径为纳米级的圆柱；刻蚀所述衬底，在所述衬底表面形成纳米级的圆锥阵列。本发明专利技术能够实现采用微米级的工艺制造形貌呈现圆锥形的纳米级图案化衬底。圆锥形的纳米级图案化衬底。圆锥形的纳米级图案化衬底。

【技术实现步骤摘要】
纳米级图案化衬底的制备方法及纳米级图案化衬底


[0001]本专利技术涉及LED衬底制造领域，更具体地，涉及一种纳米级图案化衬底的制备方法及纳米级图案化衬底。

技术介绍

[0002]LED(Light emitting diode，发光二极管)领域的PSS(patterned sapphire substrate，图案化蓝宝石基板)是以刻蚀(在蓝宝石C面干法刻蚀/湿法刻蚀)的方式，在蓝宝石基板上设计制作出微米级或纳米级的具有微结构特定规则的图案，从而控制LED器件的输出光形式(蓝宝石基板上的凹凸图案会产生光散射或折射的效果增加光的取出率)，同时GaN薄膜成长于图案化蓝宝石基板上会产生横向磊晶的效果，减少生长在蓝宝石基板上GaN之间的差排缺陷，改善磊晶质量，并提升LED内部量子效率、增加光萃取效率。与一般蓝宝石基板的LED相比，基于PSS的LED亮度增加了70％以上。
[0003]随着LED显示分辨率的不断提高，LED器件的像素周期(pixel pitch)不断减小，芯片尺寸也从早期的毫米级逐步降低至目前的微米级，甚至将来还可以达到纳米级。现已证明采用纳米级图案化蓝宝石基板的LED的器件出光功率等性能比平面蓝宝石基板的性能要更好，但是现有的微米级的蓝宝石图形化衬底的制备方法，受限于光刻曝光精度等因素，不能用于获得纳米级的PSS衬底。而纳米级图案化蓝宝石基板的方法对光刻精度要求高，设备成本高，且存在图案化的蓝宝石表面微结构分布不均匀，或难以产生微观具有尖端的圆锥结构的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出一种纳米级图案化衬底的制备方法及纳米级图案化衬底，实现采用微米级的工艺制造形貌呈现圆锥形的纳米级图案化衬底。
[0005]第一方面，本专利技术提出一种纳米级图案化衬底的制备方法，包括：
[0006]提供衬底，在所述衬底上形成光刻胶层；
[0007]图案化所述光刻胶层，在所述光刻胶层上形成贯穿所述光刻胶层的多个第一圆孔；
[0008]形成第一牺牲层，所述第一牺牲层覆盖在所述第一圆孔内壁形成直径为纳米级的第二圆孔；
[0009]形成第一刻蚀掩膜层，所述第一刻蚀掩膜层填充所述第二圆孔并在所述第二圆孔内形成直径为纳米级的圆柱；
[0010]刻蚀所述衬底，在所述衬底表面形成纳米级的圆锥阵列。
[0011]可选地，所述形成第一牺牲层包括：
[0012]在所述光刻胶层上形成所述第一牺牲层，所述第一牺牲层覆盖所述光刻胶层表面、所述第一圆孔侧壁以及所述第一圆孔底部；
[0013]所述第一圆孔内壁的所述第一牺牲层形成侧墙，所述侧墙围成所述第二圆孔；
[0014]去除所述第二圆孔底部的所述第一牺牲层。
[0015]可选地，所述形成第一刻蚀掩膜层包括：
[0016]在所述衬底上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层填充所述第二圆孔并覆盖所述光刻胶层上方的所述第一牺牲层；
[0017]去除所述光刻胶层上方的所述第一牺牲层和所述第二牺牲层，并暴露所述光刻胶层；剩余所述第二牺牲层在所述第二圆孔内形成直径为纳米级的圆柱；
[0018]去除所述光刻胶层，暴露所述侧墙；
[0019]去除所述侧墙，剩余的所述第二牺牲层形成所述第一刻蚀掩膜层。
[0020]可选地，在所述去除所述第一圆孔底部的所述第一牺牲层之前，所述制备方法还包括：
[0021]在所述衬底上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层填充所述第二圆孔并覆盖所述光刻胶层上方的所述第一牺牲层；
[0022]去除所述光刻胶层上方的所述第一牺牲层和所述第二牺牲层，并暴露所述光刻胶层；
[0023]去除所述光刻胶层，暴露所述侧墙；
[0024]形成第三牺牲层，所述第三牺牲层覆盖所述衬底并包围所述侧墙，且所述第三牺牲层与所述第一牺牲层的材料相同；
[0025]去除所第二圆孔内的所述第二牺牲层。
[0026]可选地，在所述去除所述第二圆孔底部的所述第一牺牲层之后，所述形成刻蚀掩膜层包括：
[0027]形成第四牺牲层，所述第四牺牲层填充所述第二圆孔并在所述第二圆孔内形成纳米级圆柱；
[0028]去除所述第三牺牲层和所述侧墙，剩余所述第四牺牲层形成所述第一刻蚀掩膜层。
[0029]可选地，所述在所述衬底上形成光刻胶层之前，所述制备方法还包括：在所述衬底的表面形成第一介质层，所述第一刻蚀掩膜层形成在所述第一介质层上。
[0030]可选地，所述第四牺牲层的材料为光刻胶，所述第一介质层的材料为二氧化硅。
[0031]可选地，所述第一牺牲层和所述第二牺牲层中的其中一者为氮化硅，另一者为二氧化硅；或者，其中一者为金属，另一者为二氧化硅或者氮化硅；或者两者为不同的金属材料。
[0032]可选地，所述衬底为蓝宝石基底。
[0033]第二方面，本专利技术提出一种纳米级图案化衬底，所述纳米级图案化衬底采用第一方面任意一项所述的纳米级图案化衬底的制备方法获得。
[0034]本专利技术的有益效果在于：
[0035]本专利技术首先在衬底上形成光刻胶层，然后图案化光刻胶层，在光刻胶层上形成贯穿光刻胶层的多个第一圆孔，然后形成第一牺牲层覆盖第一圆孔内壁，从而光刻胶层中形成直径为纳米级的第二圆孔，然后通过第二牺牲层填充第二圆孔并在第二圆孔内形成直径为纳米级的圆柱，之后去除光刻胶层和第一牺牲层形成的侧墙，使得填充第二圆孔的第二牺牲层在衬底表面形成圆柱阵列的第一刻蚀掩膜层，利用第一刻蚀掩膜层刻蚀衬底，在衬
底表面形成纳米级的圆锥阵列，本方法通过在光刻胶层的圆孔内壁形成具有一定厚度的侧墙能够减小圆孔的尺寸，使圆孔的直径达到纳米级，从而在后续工艺中能够制备出纳米级的圆柱体掩膜，进而能够在衬底表面刻蚀出纳米级的圆锥阵列，可以实现采用微米级的半导体制造工艺制造出规则的且呈纳米级圆锥形貌的图案化衬底。
[0036]本专利技术的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本专利技术的特定原理。
附图说明
[0037]通过结合附图对本专利技术示例性实施例进行更详细的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本专利技术示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0038]图1示出了现有微米级的蓝宝石图形化衬底的刻蚀过程表征图。图2示出了现有微米级的蓝宝石图形化衬底方法中光刻胶图案化后的示意图。
[0039]图3示出了根据本专利技术的实施例1的一种纳米级图案化衬底的制备方法的步骤图。
[0040]图4示出了根据本专利技术的实施例1的一种纳米级图案化衬底的制备方法的各步骤对应的结构变化示意图。
[0041]图5示出了根据本专利技术的实施例1的一种纳米级图案化衬底的制备方法中光刻胶图案化后的示意图。
[0042]图6示出了根据本专利技术的实施例2的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米级图案化衬底的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底，在所述衬底上形成光刻胶层；图案化所述光刻胶层，在所述光刻胶层上形成贯穿所述光刻胶层的多个第一圆孔；形成第一牺牲层，所述第一牺牲层覆盖在所述第一圆孔内壁形成直径为纳米级的第二圆孔；形成第一刻蚀掩膜层，所述第一刻蚀掩膜层填充所述第二圆孔并在所述第二圆孔内形成直径为纳米级的圆柱；刻蚀所述衬底，在所述衬底表面形成纳米级的圆锥阵列。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述形成第一牺牲层包括：在所述光刻胶层上形成所述第一牺牲层，所述第一牺牲层覆盖所述光刻胶层表面、所述第一圆孔侧壁以及所述第一圆孔底部；所述第一圆孔内壁的所述第一牺牲层形成侧墙，所述侧墙围成所述第二圆孔；去除所述第二圆孔底部的所述第一牺牲层。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述形成第一刻蚀掩膜层包括：在所述衬底上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层填充所述第二圆孔并覆盖所述光刻胶层上方的所述第一牺牲层；去除所述光刻胶层上方的所述第一牺牲层和所述第二牺牲层，并暴露所述光刻胶层；剩余所述第二牺牲层在所述第二圆孔内形成直径为纳米级的圆柱；去除所述光刻胶层，暴露所述侧墙；去除所述侧墙，剩余的所述第二牺牲层形成所述第一刻蚀掩膜层。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述去除所述第一圆孔底部的所述第一牺牲层之前，所述制备方法还包括：在所述衬底上形成第二牺牲层，所述第二牺牲层填充所述第二圆孔并覆盖所述光刻胶层上方的所述第一牺牲层；...

【专利技术属性】
技术研发人员：林源为，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：