一种防裂纹蓝宝石衬底的制备方法及防裂纹蓝宝石衬底技术

本发明专利技术涉及蓝宝石衬底技术领域，提供了一种防裂纹蓝宝石衬底的制备方法及防裂纹蓝宝石衬底，其中，制备方法包括以下步骤：在蓝宝石衬底上设置压印胶层；在压印胶层表面形成周期排布的凹坑结构；利用边缘处理液对压印胶层进行边缘处理，使压印胶层的边缘减薄并形成第一台阶结构；通过等离子体干法刻蚀技术，使压印胶层上的凹坑结构及第一台阶结构转移到蓝宝石衬底上，并在蓝宝石衬底表面形成周期排布的倒锥形凹坑，且蓝宝石衬底边缘处的倒锥形凹坑靠近蓝宝石衬底中心的一侧形成第二台阶结构；对得到的蓝宝石衬底进行清洗。本发明专利技术解决了外延生长边缘裂纹的问题，同时，提高了外延晶体的质量。的质量。的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种防裂纹蓝宝石衬底的制备方法及防裂纹蓝宝石衬底


[0001]本专利技术涉及蓝宝石衬底
，尤其涉及一种防裂纹蓝宝石衬底的制备方法及防裂纹蓝宝石衬底。

技术介绍

[0002]近年来，半导体光电发展迅速，深紫外LED在杀菌消毒、水净化等领域的关注度也越来越高，深紫外LED通常以AlGaN作为发光材料，而由于同质衬底的缺失，AlGaN材料通常是外延在异质衬底蓝宝石上的，为了降低AlGaN材料的位错密度，提高晶体质量，在生长AlGaN材料之前往往要先在衬底上外延AlN层，虽然AlN层能够提高AlGaN材料的晶体质量，但AlN与蓝宝石存在较大的晶格失配和热失配问题，在生长过程中，AlN薄膜很容易出现表面裂纹，进而影响外延质量。
[0003]目前使用蓝宝石衬底表面纳米图形化技术可以有效的减少因AlN横向和纵向生长的速率问题造成的位错，申请号为CN202111637650.3的专利公开一种纳米图形化蓝宝石衬底结构，以光刻胶和SiO2作为掩模，能够做出周期不超过1μm的图形化蓝宝石衬底，虽然可以减少位错，但是其工艺流程复杂，需要沉积SiO2层，成本较高，同时无法解决生长过程中边缘裂纹问题，尤其是随着外延AlN层厚度的增加，边缘裂纹会向中心延伸，极大的影响了产品的良率。
[0004]此外，申请号为CN202011398693.6的专利公开了一种防裂纹的AlN外延层制造方法，在外延AlN之前，通过刻蚀技术将衬底片距离边缘2~5mm的中心区域做成下凹，与边缘形成台阶，之后，在该下凹结构内生长缓冲层，之后，在缓冲层上生长AlN外延层，以此来阻止边缘裂纹向内扩展，解决裂纹问题，但是没有从衬底的角度提高外延晶体的质量。
[0005]因此，开发一种防裂纹蓝宝石衬底的制备方法及防裂纹蓝宝石衬底，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力。

技术实现思路

[0006]为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本专利技术提供一种防裂纹蓝宝石衬底的制备方法及防裂纹蓝宝石衬底，既解决了外延生长边缘裂纹的问题，又提高了外延晶体的质量。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种防裂纹蓝宝石衬底的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1：在表面洁净的蓝宝石衬底上通过旋涂法设置压印胶层；S2：通过纳米压印技术在步骤S1的所述压印胶层表面形成周期排布的凹坑结构；S3：通过旋涂法，利用边缘处理液对步骤S2的压印胶层进行边缘处理，使所述压印胶层的边缘减薄并形成第一台阶结构；S4：通过等离子体干法刻蚀技术，使步骤S3的压印胶层上的凹坑结构及第一台阶结构转移到所述蓝宝石衬底上，并在所述蓝宝石衬底表面形成周期排布的倒锥形凹坑，且
所述蓝宝石衬底边缘处的所述倒锥形凹坑靠近所述蓝宝石衬底中心的一侧形成第二台阶结构；S5：通过酸洗技术，对步骤S4得到的所述蓝宝石衬底进行清洗，得到所需的图形化蓝宝石衬底。
[0008]作为一种改进的方案，在步骤S1中，旋涂法旋涂时，所述蓝宝石衬底的转速为2000
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4000rpm。
[0009]作为一种改进的方案，在步骤S2中，周期排布的所述凹坑结构的深度为300
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800nm，直径为200
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700nm。
[0010]作为一种改进的方案，在步骤S3中，利用边缘处理液对所述压印胶层进行边缘处理的具体步骤包括：S31：将步骤S2制得的所述蓝宝石衬底放置于可旋转的晶片载台上，并通过所述晶片载台调整所述蓝宝石衬底的转速；S32：在所述晶片载台的上部设置有喷头，所述喷头内设有边缘处理液，将所述喷头移动至所述蓝宝石衬底的边缘位置；S33：将所述喷头打开，通过所述喷头控制所述边缘处理液的出液流量，并对所述蓝宝石衬底上的压印胶层进行边缘处理，使所述压印胶层的边缘减薄，并形成所述的第一台阶结构；S34：将所述喷头关闭，通过所述晶片载台控制所述蓝宝石衬底继续旋转，并将所述压印胶层边缘处残余的边缘处理液甩干；S35：通过晶片载台控制所述蓝宝石衬底停止旋转，并将压印胶层边缘处理完成的蓝宝石衬底取下。
[0011]作为一种改进的方案，在步骤S31中，所述蓝宝石衬底的转速为500
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5000rpm。
[0012]作为一种改进的方案，在步骤S32中，所述喷头的喷嘴内径为0.5
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1.0mm。
[0013]作为一种改进的方案，在步骤S33中，所述喷头控制所述边缘处理液的出液流量为0.5
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5ml/min；形成的所述第一台阶结构的宽度为0.5
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1.0mm，深度为500
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1000nm。
[0014]作为一种改进的方案，所述边缘处理液采用的是10%的四甲基氢氧化铵水溶液与98%的乙氧基乙酸乙酯的混合溶液，混合溶液按照体积的配比为10:1
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1:1。
[0015]作为一种改进的方案，在步骤S4中，形成的所述倒锥形凹坑的开口处宽度为300
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800nm，所述倒锥形凹坑的深度为500
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800nm。
[0016]一种防裂纹蓝宝石衬底，所述防裂纹蓝宝石衬底通过所述的一种防裂纹蓝宝石衬底的制备方法加工而成，所述防裂纹蓝宝石衬底包括蓝宝石衬底，所述蓝宝石衬底表面周期排布有倒锥形凹坑，所述倒锥形凹坑的开口处宽度为300
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800nm，所述倒锥形凹坑的深度为500
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800nm；所述蓝宝石衬底边缘处的所述倒锥形凹坑靠近所述蓝宝石衬底中心的一侧设置有第二台阶结构，所述第二台阶结构的宽度为0.5
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1.0mm，所述台阶结构的深度为500
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1000nm。
[0017]采用了上述技术方案后，本专利技术的有益效果是：通过在蓝宝石衬底上设置压印胶层，压印胶层表面通过纳米压印技术周期排布凹
坑结构，之后，通过边缘处理液对压印胶层的边缘进行处理，使压印胶层的边缘减薄，并形成第一台阶结构，之后，在等离子体干法刻蚀技术的作用下，压印胶层的凹坑结构及第一台阶结构转移到蓝宝石衬底上，使蓝宝石衬底的表面形成周期排布的倒锥形凹坑，且在蓝宝石衬底边缘处的倒锥形凹坑靠近蓝宝石衬底中心的一侧形成第二台阶结构，通过倒锥形结构的凹坑便于外延AlN层厚度的增加，提高了外延生长的质量，同时，通过在蓝宝石衬底边缘处的倒锥形凹坑靠近蓝宝石衬底中心的一侧形成的第二台阶结构，第二台阶结构处的外延生长与蓝宝石衬底的外延生长分开，避免了外延生长裂纹的出现，同时，整个工艺结构简单，无需沉积SiO2层，制作成本低。
[0018]综上，本专利技术解决了外延生长边缘裂纹的问题，同时，提高了外延晶体的质量。
附图说明
[0019]图1是防裂纹蓝宝石衬底的制备方法步骤S1的结构示意图；图2是防裂纹蓝宝石衬底的制备方法步骤S2的结构示意图；图3是防裂纹蓝宝石衬底的制备方法步骤S3的剖视结构示意图；图4是防裂纹蓝宝石衬底的制备方法步骤S4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防裂纹蓝宝石衬底的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：S1：在表面洁净的蓝宝石衬底上通过旋涂法设置压印胶层；S2：通过纳米压印技术在步骤S1的所述压印胶层表面形成周期排布的凹坑结构；S3：通过旋涂法，利用边缘处理液对步骤S2的压印胶层进行边缘处理，使所述压印胶层的边缘减薄并形成第一台阶结构；S4：通过等离子体干法刻蚀技术，使步骤S3的压印胶层上的凹坑结构及第一台阶结构转移到所述蓝宝石衬底上，并在所述蓝宝石衬底表面形成周期排布的倒锥形凹坑，且所述蓝宝石衬底边缘处的所述倒锥形凹坑靠近所述蓝宝石衬底中心的一侧形成第二台阶结构；S5：通过酸洗技术，对步骤S4得到的所述蓝宝石衬底进行清洗，得到所需的图形化蓝宝石衬底。2.如权利要求1所述的一种防裂纹蓝宝石衬底的制备方法，其特征在于：在步骤S1中，旋涂法旋涂时，所述蓝宝石衬底的转速为2000
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4000rpm。3.如权利要求1所述的一种防裂纹蓝宝石衬底的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，周期排布的所述凹坑结构的深度为300
‑
800nm，直径为200
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700nm。4.如权利要求1所述的一种防裂纹蓝宝石衬底的制备方法，其特征在于：在步骤S3中，利用边缘处理液对所述压印胶层进行边缘处理的具体步骤包括：S31：将步骤S2制得的所述蓝宝石衬底放置于可旋转的晶片载台上，并通过所述晶片载台调整所述蓝宝石衬底的转速；S32：在所述晶片载台的上部设置有喷头，所述喷头内设有边缘处理液，将所述喷头移动至所述蓝宝石衬底的边缘位置；S33：将所述喷头打开，通过所述喷头控制所述边缘处理液的出液流量，并对所述蓝宝石衬底上的压印胶层进行边缘处理，使所述压印胶层的边缘减薄，并形成所述的第一台阶结构；S34：将所述喷头关闭，通过所述晶片载台控制所述蓝宝石衬底继续旋转，并将所述压印胶层边缘处残余的边缘处理液甩干；S35：通过晶片载台控制所述蓝宝石衬底停止旋转，并将压印胶层边缘处理完成的蓝...

【专利技术属性】
技术研发人员：席光义，席庆男，刘志刚，于瑞冬，许春林，
申请(专利权)人：元旭半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：