一種圖形化藍寶石襯底的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于半導(dǎo)體襯底領(lǐng)域，尤其涉及一種圖形化藍寶石襯底。
【背景技術(shù)】
[0002]圖形化藍寶石襯底(Patterned Sapphire Substrate，簡稱PSS)是在藍寶石襯底上利用光刻、刻蝕等工藝，形成具有圖形化表面的藍寶石襯底。圖形化襯底一方面能夠有效降低外延結(jié)構(gòu)層的位錯密度，提高外延材料的晶體質(zhì)量和均勻性，進而能提高發(fā)光二極管的內(nèi)量子發(fā)光效率；另一方面，由于陣列圖形結(jié)構(gòu)增加了光的散射，改變了發(fā)光二極管的光學(xué)線路，進而提升了外量子出光效率。
[0003]在現(xiàn)有的圖形化襯底中，普遍存在較大面積的C面(即藍寶石的(0001)面)。C面上形成的穿透位錯容易擴展至發(fā)光二極管的量子阱，導(dǎo)致非輻射復(fù)合。中國專利文獻CN104495402A公開了一種圖形化藍寶石襯底的制作方法，其利用干法刻蝕和濕法刻蝕結(jié)合的方法在相鄰襯底圖案間區(qū)域中制備規(guī)則的突起部，形成無C面的圖形化襯底，以提高外延結(jié)構(gòu)的晶體質(zhì)量和光反射率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為進一步提高藍寶石襯底的光反射率，本實用新型提供了一種圖形化藍寶石襯底，其通過在襯底圖案的底座和側(cè)面、以及相鄰襯底圖案間區(qū)域表面制作不規(guī)則凹凸，進一步增加光反射點，提高襯底的出光效率。具體技術(shù)方案如下:
[0005]—種圖形化藍寶石襯底，其具有相對的第一表面和第二表面，第一表面上分布有多個襯底圖案，所述襯底圖案具有底座和側(cè)面，其特征在于:所述襯底圖案的底座和側(cè)面，以及相鄰襯底圖案間區(qū)域表面均呈不規(guī)則凹凸形，具有多個凸部和凹部。
[0006]優(yōu)選的，所述襯底圖案在所述第一表面上均勻或不均勻分布。
[0007]優(yōu)選的，所述襯底圖案在所述第一表面上均勻交錯排列，且相鄰3個襯底圖案排列形成三角形。
[0008]優(yōu)選的，所述襯底圖案的高度為0.5?2 μm、底寬為0.5?6 μπι。
[0009]優(yōu)選的，所述凸部的高度為0.1?1.5 μπι。
[0010]優(yōu)選的，所述相鄰襯底圖案間距為0.5?6 μπι。
[0011]優(yōu)選的，所述襯底圖案高度大于所述凸部的高度。
[0012]優(yōu)選的，所述圖形化藍寶石襯底的尺寸為2寸、4寸、6寸或8寸。
[0013]本實用新型還提供了一種LED芯片，其在上述的圖形化藍寶石襯底上通過外延制程和芯片制程制備而成。
[0014]本實用新型提供的圖形化藍寶石襯底，其襯底圖案的底座和側(cè)面、以及相鄰襯底圖案間區(qū)域表面均呈不規(guī)則凹凸形，從而增加了光線在藍寶石襯底中的光反射點，進一步增加藍寶石襯底的出光效率。
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型實施例之圖形化藍寶石襯底的側(cè)視示意圖。
[0016]圖2為本實用新型實施例之圖形化藍寶石襯底制作的流程示意圖。
[0017]附圖標(biāo)注:10:襯底;11:襯底圖案；111:底座；112:側(cè)面;12:凸部;13:凹部;20:光阻柱。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。需說明的是，本實用新型的附圖均采用非常簡化的非精準(zhǔn)比例，僅用以方便、明晰的輔助說明本實用新型。
[0019]請參看圖1，一種圖形化藍寶石襯底10，其具有相對的第一表面和第二表面，第一表面上分布有多個襯底圖案11，襯底圖案11具有底座111和側(cè)面112。襯底圖案11的底座111和側(cè)面112，以及相鄰襯底圖案11間區(qū)域表面均呈不規(guī)則凹凸形，具有多個凸部12和凹部13(如圖1所示)。襯底圖案11在第一表面上可均勻分布，如以圓形、矩形、菱形等排列，也可不均勻分布，為了提高外延生長的晶體質(zhì)量，以及提高出光效率，本實施例優(yōu)選襯底圖案11在第一表面上均勻交錯排列，并且相鄰的3個襯底圖案11排列形成三角形，襯底圖案11高度大于凸部12的高度。襯底圖案11的高度為0.5?2 μπκ底寬為0.5?6 μπι，凸部的高度為0.1?1.5 μπι ;相鄰襯底圖案11的間距為0.5?6 μπι。襯底10的尺寸可為
2寸、4寸、6寸或8寸等任意尺寸。
[0020]參看圖2，為了制備上述的圖形化藍寶石襯底，可采用以下的制備方法:首先，在藍寶石襯底的第一表面上涂覆一層光阻，通過光刻工藝形成一系列圓柱形光阻柱20 ;然后，將具有光阻柱20的藍寶石襯底10置于130?150°C的溫度下，使光阻柱20自然坍塌變形，形成側(cè)面具有不規(guī)則曲線的變形光阻柱；最后，利用干法刻蝕以變形光阻柱為掩模，對藍寶石襯底10進行刻蝕，形成底座和側(cè)面均呈不規(guī)則凹凸形的襯底圖案11，并且相鄰襯底圖案11間區(qū)域表面也呈不規(guī)則凹凸形，具有凸部12和凹部13。
[0021]其中，圓柱形光阻柱20均勻交替排列在襯底10的第一表面上，并且相鄰的3個光阻柱20排列形成三角形，光阻柱20的高度為0.5?3 μ m，直徑為0.5?6 μ m，相鄰光阻柱20之間的間距為0.5?6 μm。光阻柱20在130?150°C的高溫下自然坍塌變形形成變形光阻柱，變形光阻柱相對于變形前的光阻柱20底寬增大0.4?0.6 μ m，側(cè)面形成不規(guī)則曲線。干法刻蝕可分兩步進行，即包括第一步的主刻蝕和第二步的修飾刻蝕。其中，主刻蝕和修飾刻蝕過程中，刻蝕機臺(圖中未顯示)的上、下電極功率比值分別為1.5:1?4:1和3:1?10:1，其刻蝕時間比為4:1。
[0022]本實用新型還提供一種LED芯片，其在上述圖形化藍寶石襯底10上繼續(xù)通過外延和芯片制程制備。
[0023]本實用新型提供的圖形化藍寶石襯底，在相鄰襯底圖案間區(qū)域表面形成不規(guī)則凹凸形，進而形成無C面圖形化襯底，一方面提高外延生長的晶體質(zhì)量，另一方面，通過進一步增加襯底圖案的光反射點，提高出光效率。
[0024]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述具體實施方案為本實用新型的優(yōu)選實施例，本實用新型的范圍不限于該實施例，凡依本實用新型所做的任何變更，皆屬本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種圖形化藍寶石襯底，其具有相對的第一表面和第二表面，第一表面上分布有多個襯底圖案，所述襯底圖案具有底座和側(cè)面，其特征在于:所述襯底圖案的底座和側(cè)面，以及相鄰襯底圖案間區(qū)域表面均呈不規(guī)則凹凸形，具有多個凸部和凹部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形化藍寶石襯底，其特征在于:所述襯底圖案在所述第一表面上均勻或不均勻分布。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種圖形化藍寶石襯底，其特征在于:所述襯底圖案在所述第一表面上均勻交錯排列，且相鄰3個襯底圖案排列形成三角形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形化藍寶石襯底，其特征在于:所述襯底圖案的高度為 0.5-2 μπι、底寬為 0.5-6 μπι。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形化藍寶石襯底，其特征在于:所述凸部的高度為0.1?1.5 μ mD6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形化藍寶石襯底，其特征在于:所述相鄰襯底圖案間距為 0.5-6 μπι。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形化藍寶石襯底，其特征在于:所述襯底圖案高度大于所述凸部的高度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形化藍寶石襯底，其特征在于:所述圖形化藍寶石襯底的尺寸為2寸、4寸、6寸或8寸。9.一種LED芯片，其特征在于:包括權(quán)利要求1~7任意一項所述的圖形化藍寶石襯底。
【專利摘要】本實用新型提供一種圖形化藍寶石襯底，其具有相對的第一表面和第二表面，第一表面上分布有多個襯底圖案，所述襯底圖案具有底座和側(cè)面，其特征在于：所述襯底圖案的側(cè)面和底座，以及相鄰襯底圖案間隙中均呈不規(guī)則凹凸形，具有多個凸部和凹部。由于襯底圖案的底座、側(cè)面，以及相鄰襯底圖案的間隙中均呈凹凸形，進一步增加了光線在襯底上的反射點，從而進一步增加了襯底的出光效率。
【IPC分類】H01L33/22, H01L33/10
【公開號】CN204760414
【申請?zhí)枴緾N201520399896
【發(fā)明人】李彬彬, 徐翊翔, 王振, 劉加云, 陳旭成, 余學(xué)志, 邱樹添
【申請人】安徽三安光電有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月11日