專利名稱：圖形襯底及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖形襯底及其制備方法，屬于LED芯片結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
圖形化襯底(PSS, Patterned Sapphire Substrate),也就是在藍寶石襯底上生長干法刻蝕用掩膜，用標準的光刻エ藝將掩膜刻出圖形，利用ICP (Inductively CoupledPlasma,即感應耦合等離子體刻蝕)技術(shù)刻蝕藍寶石，并去掉掩膜，再在其上生長GaN材料，使GaN材料的縱向外延變?yōu)闄M向外延。一方面 可以有效減少GaN外延材料的位錯密度，從而減小有源區(qū)的非輻射復合，減小反向漏電流，提高LED的壽命；另ー方面有源區(qū)發(fā)出的光，經(jīng)GaN和藍寶石襯底界面多次散射，改變了全反射光的出射角，増加了倒裝LED的光從藍寶石襯底出射的幾率，從而提高了光的提取效率。綜合這兩方面的原因，使PSS上生長的LED的出射光亮度比傳統(tǒng)的LED大大提高，同時反向漏電流減小，LED的壽命也得到了延長。隨著LED領(lǐng)域エ藝技術(shù)的發(fā)展，以及整個LED行業(yè)的迅速壯大，對GaN基LED器件PSS襯底的研究也逐漸增多。如今各廠家紛紛采用PSS技術(shù)，以提高LED器件的光提取效率。現(xiàn)有的圖形化襯底雖然圖形種類較多，但基本上都是采用同一種材質(zhì)的単一層次圖形襯底。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種圖形襯底及其制備方法，增加了反射面，減少光在內(nèi)部的多次反射，可以有效地提聞芯片的光提取效率。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述圖形襯底，包括基本襯底，在基本襯底的正面刻蝕形成以陣列形式排列的圖形凸起；其特征是所述圖形凸起由多層凸起組成，每ー層凸起的寬度自下而上遞減，上一層凸起的底部寬度與下一層凸起的頂部寬度相同；
在ー個具體實施方式
中，所述圖形凸起的最上一層凸起的形狀為多邊錐形、多邊柱形、多邊梯形或多邊方臺形。在ー個具體實施方式
中，所述圖形凸起的最上一層凸起的形狀圓柱形、圓錐形、梯形圓臺、三角錐形、長方體形、方柱形、三棱柱、梯形臺、五棱錐形、五邊柱形、五棱梯臺、六棱錐形、六棱柱形或六棱梯臺形。在ー個具體實施方式
中，所述基本襯底為藍寶石襯底、碳化硅襯底或硅襯底。在ー個具體實施方式
中，所述圖形凸起的材料與基本襯底的材料相同。在ー個具體實施方式
中，所述圖形凸起最上一層凸起的材料與基本襯底的材料不同，圖形凸起最上ー層以下的凸起材料與基本襯底的材料相同；所述圖形凸起最上ー層凸起的材料為 SiO2, Si3N4' ZnO2, Si 或 GaAs0在ー個具體實施方式
中，相鄰兩個圖形凸起的頂部之間的距離為0. 5 50iim，圖形凸起的底面直徑為0. r50 u m。本發(fā)明所述圖形襯底的制備方法，其特征是，采用以下エ藝步驟(1)提供具有正面和背面的基本襯底，基本襯底采用藍寶石襯底、碳化硅襯底或硅襯底；在基本襯底的上表面生成一層異質(zhì)襯底得到復合襯底，異質(zhì)襯底的厚度為0. 5^2 u m,異質(zhì)襯底的材料為Si02、Si3N4, ZnO2, Si或GaAs ；
(2)對復合襯底進行清洗；
(3)在復合襯底的導質(zhì)襯底上表面涂光刻膠，涂膠厚度為0.Slum，進行曝光顯影，露出需要刻蝕的區(qū)域；
(4)采用干法刻蝕和濕法刻蝕分別刻蝕一次，總的刻蝕深度為0.r4 u m,在基本襯底的正面刻蝕得到圖形凸起，圖形凸起以陣列形式排列在基本襯底的正面，圖形凸起由多層寬度自下而上依次遞減的凸起組成；相鄰兩個圖形凸起的頂部之間的距離為0. SSOiim，圖形凸起的底面直徑為0. r50 u m ；
(5)將步驟(4)刻蝕后的復合襯底進行清洗，清洗去剰余的光刻膠，得到所述的圖形襯 / 。本發(fā)明所述圖形襯底的制備方法，其特征是，采用以下エ藝步驟
(1)提供具有正面和背面的基本襯底，基本襯底采用藍寶石襯底、碳化硅襯底或硅襯
底；
(2)在基本襯底上表面涂光刻膠，涂膠厚度為0.Slum，進行曝光顯影，露出需要刻蝕的區(qū)域；
(3)采用干法刻蝕和濕法刻蝕分別刻蝕一次，總的刻蝕深度為0.m，在基本襯底的正面刻蝕得到圖形凸起，圖形凸起以陣列形式排列在基本襯底的正面，圖形凸起由多層寬度自下而上依次遞減的凸起組成；相鄰兩個圖形凸起的頂部之間的距離為0. SSOiim，圖形凸起的底面直徑為0. r50 u m ；
(4)將步驟(3)刻蝕后的基本襯底進行清洗，清洗去剰余的光刻膠，得到所述的圖形襯/ 。本發(fā)明所述的圖形襯底增加了反射面，減少光在內(nèi)部的多次反射，可以有效地提聞芯片的光提取效率。


圖廣圖2為本發(fā)明所述圖形襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖:T圖4為本發(fā)明所述圖形襯底制造方法的具體エ藝實施剖視圖，其中
圖3為得到復合襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為涂光刻膠后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明作進ー步說明。如圖f圖2所示本發(fā)明所述圖形襯底包括基本襯底I,在基本襯底I的正面刻蝕形成以陣列形式排列的圖形凸起2 ;如圖1所示，所述圖形凸起2由多層凸起組成，每ー層凸起的寬度自下而上遞減，上一層凸起的底部寬度與下一層凸起的頂部寬度相同，最上一層凸起的形狀為多邊錐形、多邊柱形、多邊梯形或多邊方臺形，具體的如圓柱形、圓錐形、梯形圓臺、三角錐形、長方體形、方柱形、三棱柱、梯形臺、五棱錐形、五邊柱形、五棱梯臺、六棱錐形、六棱柱形、六棱梯臺形等；
所述基本襯底I具體可以為監(jiān)寶石襯底、碳化娃襯底或娃襯底等；
作為ー種實施方式，所述圖形凸起2的材料與基本襯底I的材料相同；
作為另ー種實施方式，所述圖形凸起2最上一層凸起的材料與基本襯底I的材料不同，圖形凸起2最上ー層以下的凸起材料與基本襯底I的材料相同；所述圖形凸起2最上ー層凸起的材料為 Si02、Si3N4, ZnO2, Si 或 GaAs ；
相鄰兩個圖形凸起2的頂部之間的距離為0. 5^50 um,圖形凸起2的底面直徑為0.1 50 u mD實施例一所述圖形襯底的制備方法，采用以下エ藝步驟
(1)提供具有正面和背面的基本襯底1，基本襯底I采用藍寶石襯底；如圖3所示，在基本襯底I的上表面生成ー層異質(zhì)襯底3a得到復合襯底,異質(zhì)襯底3a的厚度為0. 5 ii m,異質(zhì)襯底 3a 的材料為 SiO2, Si3N4' ZnO2, Si 或 GaAs ；
(2)對復合襯底進行清洗；
(3)如圖4所示，在復合襯底的導質(zhì)襯底3a上表面涂光刻膠4a，涂膠厚度為0.5 y m，進行曝光顯影，露出需要刻蝕的區(qū)域；
(4)采用干法刻蝕和濕法刻蝕分別刻蝕一次，總的刻蝕深度為Iym，在基本襯底I的正面刻蝕得到圖形凸起2，如圖1所示，圖形凸起2以陣列形式排列在基本襯底I的正面，圖形凸起2由上層凸起2a和下層凸起2b組成，上層凸起2a的底部寬度與下層凸起2b的頂部寬度相同，上層凸起2a和下層凸起2b的寬度由下至上依次遞減；相鄰兩個圖形凸起2的頂部之間的距離為0. m,圖形凸起2的底面直徑為0.1 ii m ;其中，上層凸起2a的材料為Si02、Si3N4、Zn02、Si或GaAs，下層凸起2b的材料與基本襯底I相同；
(5)將步驟(4)刻蝕后的復合襯底進行清洗，清洗去剰余的光刻膠，得到所述的圖形襯/ 。實施例ニ 所述圖形襯底的制備方法，采用以下エ藝步驟
(1)提供具有正面和背面的基本襯底1，基本襯底I采用碳化硅襯底；如圖3所示，在基本襯底I的上表面生成ー層異質(zhì)襯底3a得到復合襯底，異質(zhì)襯底3a的厚度為2 y m，異質(zhì)襯底 3a 的材料為 SiO2, Si3N4' ZnO2, Si 或 GaAs ；
(2)對復合襯底進行清洗；
(3)如圖4所示，在復合襯底的導質(zhì)襯底3a上表面涂光刻膠4a，涂膠厚度為4u m,進行曝光顯影，露出需要刻蝕的區(qū)域；
(4)采用干法刻蝕和濕法刻蝕分別刻蝕一次，總的刻蝕深度為4iim，在基本襯底I的正面刻蝕得到圖形凸起2，如圖2所示，圖形凸起2以陣列形式排列在基本襯底I的正面，圖形凸起2由從下至上依次分布的第一層凸起21、第二層凸起22和第三層凸起23組成，第二層凸起22的底部寬度與第一層凸起21的頂部寬度相同，第三層凸起23的底部寬度與第二層凸起22的頂部寬度相同，第一層凸起21、第二層凸起22和第三層凸起23的寬度自下而上依次遞減；相鄰兩個圖形凸起2的頂部之間的距離為0. 5^50 u m,圖形凸起2的底面直徑為0. ;其中，第一層凸起21和第二層凸起22的材料與基本襯底I的材料相同，第三層凸起 23 的材料為 Si02、Si3N4, ZnO2, Si 或 GaAs ；
(5)將步驟(4)刻蝕后的復合襯底進行清洗，清洗去剰余的光刻膠，得到所述的圖形襯。實施例三所述圖形襯底的制備方法，采用以下エ藝步驟
(1)提供具有正面和背面的基本襯底1，基本襯底I采用藍寶石襯底、碳化硅襯底或硅襯底；
(2)在基本襯底上表面涂光刻膠4a，涂膠厚度為Iy m，進行曝光顯影，露出需要刻蝕的區(qū)域；
(3)采用干法刻蝕和濕法刻蝕分別刻蝕一次，總的刻蝕深度為Iym，在基本襯底I的正面刻蝕得到圖形凸起2，如圖1所示，圖形凸起2以陣列形式排列在基本襯底I的正面，圖形凸起2由上層凸起2a和下層凸起2b組成，上層凸起2a的底部寬度與下層凸起2b的頂部寬度相同，上層凸起2a和下層凸起2b的寬度由下至上依次遞減；相鄰兩個圖形凸起2的頂部之間的距離為0. 5 m，圖形凸起2的底面直徑為0.1 m ;
(4)將步驟(3)刻蝕后的基本襯底進行清洗，清洗去剰余的光刻膠，得到所述的圖形襯/ 。
權(quán)利要求
1.一種圖形襯底，包括基本襯底(1)，在基本襯底(I)的正面刻蝕形成以陣列形式排列的圖形凸起(2);其特征是所述圖形凸起(2)由多層凸起組成，每一層凸起的寬度自下而上遞減，上一層凸起的底部寬度與下一層凸起的頂部寬度相同。
2.如權(quán)利要求1所述的圖形襯底，其特征是所述圖形凸起(2)的最上一層凸起的形狀為多邊錐形、多邊柱形、多邊梯形或多邊方臺形。
3.如權(quán)利要求1或2所述的圖形襯底，其特征是所述圖形凸起(2)的最上一層凸起的形狀圓柱形、圓錐形、梯形圓臺、三角錐形、長方體形、方柱形、三棱柱、梯形臺、五棱錐形、五邊柱形、五棱梯臺、六棱錐形、六棱柱形或六棱梯臺形。
4.如權(quán)利要求1所述的圖形襯底，其特征是所述基本襯底(I)為藍寶石襯底、碳化硅襯底或硅襯底。
5.如權(quán)利要求1所述的圖形襯底，其特征是所述圖形凸起(2)的材料與基本襯底(I) 的材料相同。
6.如權(quán)利要求1所述的圖形襯底，其特征是所述圖形凸起(2)最上一層凸起的材料與基本襯底(I)的材料不同，圖形凸起(2)最上一層以下的凸起材料與基本襯底(I)的材料相同；所述圖形凸起(2)最上一層凸起的材料為Si02、Si3N4、Zn02、Si或GaAs。
7.如權(quán)利要求1所述的圖形襯底，其特征是相鄰兩個圖形凸起(2)的頂部之間的距離為O. 5^50 μ m,圖形凸起(2)的底面直徑為O. Γ50 μ m。
8.一種圖形襯底的制備方法，其特征是，采用以下工藝步驟(1)提供具有正面和背面的基本襯底(I)，基本襯底(I)采用藍寶石襯底、碳化硅襯底或硅襯底；在基本襯底(I)的上表面生成一層異質(zhì)襯底(3a)得到復合襯底，異質(zhì)襯底(3a) 的厚度為O. 5 2μπι，異質(zhì)襯底(3a)的材料為Si02、Si3N4、Zn02、Si或GaAs ；(2)對復合襯底進行清洗；(3)在復合襯底的導質(zhì)襯底(3a)上表面涂光刻膠(4a)，涂膠厚度為O.5^4 μ m,進行曝光顯影，露出需要刻蝕的區(qū)域；(4)采用干法刻蝕和濕法刻蝕分別刻蝕一次，總的刻蝕深度為O.f4ym，在基本襯底 (I)的正面刻蝕得到圖形凸起(2)，圖形凸起(2)以陣列形式排列在基本襯底(I)的正面，圖形凸起(2)由多層寬度自下而上依次遞減的凸起組成；相鄰兩個圖形凸起(2)的頂部之間的距離為O. 5 50 μ m,圖形凸起(2)的底面直徑為O.1 50 μ m ；(5)將步驟(4)刻蝕后的復合襯底進行清洗，清洗去剩余的光刻膠，得到所述的圖形襯。
9.一種圖形襯底的制備方法，其特征是，采用以下工藝步驟(1)提供具有正面和背面的基本襯底(I)，基本襯底(I)采用藍寶石襯底、碳化硅襯底或硅襯底；(2)在基本襯底上表面涂光刻膠(4a)，涂膠厚度為O.5 4μπι，進行曝光顯影，露出需要刻蝕的區(qū)域；(3)采用干法刻蝕和濕法刻蝕分別刻蝕一次，總的刻蝕深度為O.f4ym，在基本襯底(I)的正面刻蝕得到圖形凸起(2)，圖形凸起(2)以陣列形式排列在基本襯底(I)的正面，圖形凸起(2)由多層寬度自下而上依次遞減的凸起組成；相鄰兩個圖形凸起(2)的頂部之間的距離為O. 5 50 μ m,圖形凸起(2)的底面直徑為O.1 50 μ m ；(4)將步驟(3)刻蝕后的基本襯底進行 清洗，清洗去剩余的光刻膠，得到所述的圖形襯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖形襯底，包括基本襯底，在基本襯底的正面刻蝕形成以陣列形式排列的圖形凸起；其特征是所述圖形凸起由多層凸起組成，每一層凸起的寬度自下而上遞減，上一層凸起的底部寬度與下一層凸起的頂部寬度相同；所述圖形凸起的最上一層凸起的形狀為多邊錐形、多邊柱形、多邊梯形或多邊方臺形。所述基本襯底為藍寶石襯底、碳化硅襯底或硅襯底。所述圖形凸起的材料與基本襯底的材料相同。所述圖形凸起最上一層凸起的材料與基本襯底的材料不同，圖形凸起最上一層以下的凸起材料與基本襯底的材料相同；所述圖形凸起最上一層凸起的材料為SiO2、Si3N4、ZnO2、Si或GaAs。本發(fā)明增加了反射面，減少光在內(nèi)部的多次反射，可以有效地提高芯片的光提取效率。
文檔編號H01L33/22GK103022293SQ20121054601
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者許南發(fā), 黃慧詩 申請人:江蘇新廣聯(lián)科技股份有限公司