一种新型蓝宝石复合衬底的制作方法及蓝宝石复合衬底与流程

1.本发明涉及蓝宝石复合衬底技术领域，尤其涉及一种新型蓝宝石复合衬底的制作方法及蓝宝石复合衬底。


背景技术：

2.目前led芯片基本采用图形化蓝宝石衬底以提高led芯片亮度，但已经达到理论上限；从理论上分析，利用折射率比蓝宝石低的材料，制成复合衬底能够进一步提高led的出光效率；其中sio2折射率为1.45，蓝宝石的折射率为1.78，因此，sio2折射率比蓝宝石的折射率低，能够增加led芯片的光提取效率，进而提高出光效率。
3.目前比较成熟的复合衬底制备方法是：在蓝宝石上利用pecvd的沉积工艺来镀一层sio2，再利用光刻技术及刻蚀技术制作复合型衬底，能够进一步提高led的出光效率，例如专利申请号为：cn202121474376.8，专利名称为：图形化复合衬底及其led芯片以及专利申请号为：cn202110231971.7，专利名称为：图形化复合衬底的形成方法，均采用的是上述制备方法；但是，上述制备方法在使用时还存在如下缺陷：在沉积的过程中，衬底边缘的沉积层厚度均匀性不一，会在一定程度上造成后续外延生长的缺陷，同时，沉积的颗粒物也会导致产品表面图形缺失较多。
4.因此，开发一种新型蓝宝石复合衬底的制作方法及蓝宝石复合衬底，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。


技术实现要素：

5.为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明提供一种新型蓝宝石复合衬底的制作方法及蓝宝石复合衬底，以解决现有制备方法在沉积的过程中，衬底边缘的沉积层厚度均匀性不一，会在一定程度上造成后续外延生长缺陷的问题，同时解决了由于沉积颗粒物导致的产品表面图形缺失较多的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种新型蓝宝石复合衬底的制作方法，所述制作方法包括以下步骤：s1：在蓝宝石平片上设置一层光刻胶层；s2：利用光刻技术，通过掩模版对步骤s1设置的所述光刻胶层进行曝光处理；s3：利用显影液显影技术，对步骤s2中经过曝光处理的所述光刻胶层进行显影，在所述光刻胶层上形成周期排列设置的孔洞结构，且所述孔洞的底部均延伸至所述蓝宝石平片的表面；s4：利用低温沉积技术，在步骤s3所得到的结构上沉积一层折射率低于蓝宝石折射率的薄膜层，并制成第一胚体；s5：利用有机溶剂去除步骤s4制得的所述第一胚体上的所述光刻胶层，得到具有周期排列设置的柱状结构的薄膜层，并制成第二胚体；s6：利用等离子刻蚀技术，对步骤s5制得的所述第二胚体进行刻蚀，将柱状结构的
薄膜层的顶部刻蚀成半球形结构，制成蓝宝石复合衬底；s7：利用混合溶液对步骤s6制得的所述蓝宝石复合衬底进行清洗，获得表面洁净的蓝宝石复合衬底。
7.作为一种改进的方案，步骤s1中的蓝宝石平片要求表面洁净、平整，所述光刻胶层的厚度为500nm-4000nm。
8.作为一种改进的方案，步骤s2中的所述掩模版为图形化掩模版。
9.作为一种改进的方案，步骤s3中的所述孔洞的周期为1000nm-3200nm，所述孔洞的直径均为500nm-3000nm。
10.作为一种改进的方案，步骤s4中沉积的所述薄膜层采用的是二氧化硅，所述薄膜层的厚度为500nm-3000nm。
11.作为一种改进的方案，由于步骤s3中在所述光刻胶层上设置有周期排列的孔洞结构，步骤s4中所述薄膜层沉积于所述孔洞内及所述光刻胶层的表面，并形成所述第一胚体；步骤s5的有机溶剂去除所述第一胚体上的所述光刻胶层时，所述光刻胶层表面沉积的薄膜层会同步脱落，仅保留所述孔洞内沉积的薄膜层，并呈柱状结构周期排列，形成所述第二胚体。
12.作为一种改进的方案，步骤s7中对所述蓝宝石复合衬底进行清洗时采用的是硫酸与双氧水比例为3:1的混合溶液。
13.一种蓝宝石复合衬底，所述蓝宝石复合衬底通过所述的一种新型蓝宝石复合衬底的制作方法加工而成，所述蓝宝石复合衬底包括蓝宝石平片，所述蓝宝石平片上周期排列设置呈柱状结构沉积的薄膜层，且所述薄膜层柱状结构的顶部呈半球形结构设置。
14.作为一种改进的方案，所述薄膜层采用的是二氧化硅。
15.作为一种改进的方案，呈柱状结构的所述薄膜层的周期为1000nm-3200nm，呈柱状结构的所述薄膜层的直径均为500nm-3000nm，呈柱状结构的所述薄膜层高度为500nm-4000nm。
16.采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：通过在蓝宝石平片上设置光刻胶层，在光刻胶层上通过掩模版进行曝光处理，之后进行显影，并在光刻胶层上形成周期排列设置的孔洞结构，之后，在光刻胶层上沉积一层折射率低于蓝宝石折射率的薄膜层，之后，通过有机溶剂去除光刻胶层，并得到具有周期排列设置的柱状结构的薄膜层，之后，将柱状结构的薄膜层的顶部刻蚀成半球形结构，由此制得蓝宝石复合衬底，通过上述方式制得的蓝宝石复合衬底均匀性好，便于后期的外延生产，同时也避免了沉积颗粒物导致的产品表面图形缺失较多的问题；同时，在整个制作过程中，对环境要求相对简单，同时，由于柱状结构的薄膜层是通过在孔洞内沉积形成，仅在后期将柱状结构的顶部刻蚀成半球形结构，因此刻蚀量很少，对蓝宝石衬底的损伤也很小；同时，由于柱状结构的薄膜层是经过沉积制得，后期刻蚀的过程中刻蚀量又很小，因此，整个工艺的用时较短，加工效率较高，降低了生产成本。
17.综上，本发明解决了现有制备方法在沉积的过程中，衬底边缘的沉积层厚度均匀性不一，会在一定程度上造成后续外延生长缺陷的问题，同时解决了由于沉积颗粒物导致的产品表面图形缺失较多的问题。
附图说明
18.图1是蓝宝石复合衬底的制作方法步骤s1的结构示意图；图2是蓝宝石复合衬底的制作方法步骤s2-s3的结构示意图；图3是蓝宝石复合衬底的制作方法步骤s4的剖视结构示意图；图4是蓝宝石复合衬底的制作方法步骤s5的结构示意图；图5是蓝宝石复合衬底的制作方法步骤s6-s7的结构示意图；其中，在图中，各个数字标号分别指代如下的具体含义、元件和/或部件。
19.图中：1、蓝宝石平片，2、光刻胶层，3、孔洞，4、薄膜层，5、第一胚体，6、柱状结构的薄膜层，7、第二胚体，8、半球形结构。
具体实施方式
20.下面结合具体的实施例对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。
21.如图1-图5所示，一种新型蓝宝石复合衬底的制作方法，制作方法包括以下步骤：s1：在蓝宝石平片1上通过旋涂法设置一层光刻胶层2；其中，旋涂法为日常生活所常见的，且属于本技术领域内技术人员公知常识，在此不再赘述，蓝宝石平片1要求表面洁净、平整，光刻胶层2的厚度为500nm-4000nm；s2：利用光刻技术，通过掩模版对步骤s1设置的光刻胶层2进行曝光处理；其中，光刻技术为日常生活所常见的，且属于本技术领域内技术人员公知常识，在此不再赘述，所述掩模版采用的是图形化掩模版，在光刻时，图形化掩模版上是圆形的遮光图形；s3：利用显影液显影技术，对步骤s2中经过曝光处理的光刻胶层2进行显影，在光刻胶层2上形成周期排列设置的孔洞3结构，且孔洞3的底部均延伸至蓝宝石平片1的表面；其中，显影技术为日常生活所常见的，且属于本技术领域内技术人员公知常识，在此不再赘述，孔洞3的周期为1000nm-3200nm，孔洞3的直径均为500nm-3000nm，由于孔洞3是贯穿光刻胶层2延伸至蓝宝石平片1上，因此，孔洞3的深度与光刻胶层2的厚度一致；s4：利用低温沉积技术，在步骤s3所得到的结构上沉积一层折射率低于蓝宝石折射率的薄膜层4，并制成第一胚体5；其中，低温沉积技术采用的是pecvd法低温沉积，为日常生活所常见的，且属于本技术领域内技术人员公知常识，在此不再赘述，沉积的薄膜层4采用的是二氧化硅，薄膜层4的厚度为500nm-3000nm，由于步骤s3中在光刻胶层2上设置有周期排列的孔洞3结构，步骤s4中薄膜层4沉积于孔洞3内及光刻胶层2的表面，并形成第一胚体5；s5：利用有机溶剂去除步骤s4制得的第一胚体5上的光刻胶层2，得到具有周期排列设置的柱状结构的薄膜层6，并制成第二胚体7；其中，利用有机溶剂去除光刻胶层2的技术在申请号为：202110340148.x，发明名称为：光刻胶去除方法以及光刻胶去除系统中均有介绍，在此不再赘述，此外，有机溶剂去除第一胚体5上的光刻胶层2时，光刻胶层2表面沉积的薄膜层4也会同步脱落，仅保留孔洞3内沉积的薄膜层4，并呈柱状结构周期排列，形成第二胚体7；
s6：利用等离子刻蚀技术，对步骤s5制得的第二胚体7进行刻蚀，将柱状结构的薄膜层6的顶部刻蚀成半球形结构8，制成蓝宝石复合衬底；其中，等离子刻蚀技术为日常生活所常见的，且属于本技术领域内技术人员公知常识，在此不再赘述，通过等离子刻蚀技术对薄膜层4的柱状结构的顶部边缘向内逐渐刻蚀，并使柱状结构的顶部刻蚀成半球形结构8，刻蚀量少，效率高，且对蓝宝石平片1的损伤小；s7：利用混合溶液对步骤s6制得的蓝宝石复合衬底进行清洗，获得表面洁净的蓝宝石复合衬底，其中，混合溶液采用的是硫酸与双氧水比例为3:1的溶液；综上，通过在蓝宝石平片1上设置光刻胶层2，在光刻胶层2上通过掩模版进行曝光处理，之后进行显影，并在光刻胶层2上形成周期排列设置的孔洞3结构，之后，在光刻胶层2上沉积一层折射率低于蓝宝石折射率的薄膜层4，之后，通过有机溶剂去除光刻胶层2，并得到具有周期排列设置的柱状结构的薄膜层6，之后，将柱状结构的薄膜层6的顶部刻蚀成半球形结构8，由此制得蓝宝石复合衬底，通过上述方式制得的蓝宝石复合衬底均匀性好，便于后期的外延生产，同时也避免了沉积颗粒物导致的产品表面图形缺失较多的问题；同时，在整个制作过程中，对环境要求相对简单，同时，由于柱状结构的薄膜层6是通过在孔洞3内沉积形成，仅在后期将柱状结构的顶部刻蚀成半球形结构8，因此刻蚀量很少，对蓝宝石衬底的损伤也很小；同时，由于柱状结构的薄膜层6是经过沉积制得，后期刻蚀的过程中刻蚀量又很小，因此，整个工艺的用时较短，加工效率较高，降低了生产成本。
22.本实施例中，结合图1-图5所示，一种蓝宝石复合衬底，蓝宝石复合衬底通过一种新型蓝宝石复合衬底的制作方法加工而成，蓝宝石复合衬底包括蓝宝石平片1，蓝宝石平片1上周期排列设置呈柱状结构沉积的薄膜层4，且薄膜层4柱状结构的顶部呈半球形结构8设置，薄膜层4采用的是二氧化硅，呈柱状结构的薄膜层6的周期为1000nm-3200nm，呈柱状结构的薄膜层6的直径均为500nm-3000nm，呈柱状结构的薄膜层6高度为500nm-4000nm。
23.综上可得，本发明解决了现有制备方法在沉积的过程中，衬底边缘的沉积层厚度均匀性不一，会在一定程度上造成后续外延生长缺陷的问题，同时解决了由于沉积颗粒物导致的产品表面图形缺失较多的问题。
24.应当理解，以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。