[發明專利]一種圖形化襯底制備方法有效

申請號：	201310037405.8	申請日：	2013-01-31
公開（公告）號：	CN103117337A	公開（公告）日：	2013-05-22
發明（設計）人：	鄭遠志;康建;徐琦;陳靜;盛成功	申請（專利權）人：	馬鞍山圓融光電科技有限公司
主分類號：	H01L33/00	分類號：	H01L33/00
代理公司：	上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218	代理人：	孫佳胤
地址：	243000 安徽省馬鞍山市馬鞍***	國省代碼：	安徽;34
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種圖形襯底制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及襯底制造技術領域，尤其涉及一種圖形化襯底制備方法。

背景技術

發光二極管（LED）是一種將電能轉化為光能的發光器件，廣泛用于指示，顯示，裝飾，照明等諸多領域，成為我們生活中必不可少的一部分。目前用于商業化的LED所需氮化鎵材料主要是在藍寶石及SiC襯底上進行外延生長，由于材料的失配，在生長的氮化鎵中，位錯密度高達1.0×10¹⁰-1.0×10¹¹/cm²。這嚴重影響了器件的發光效率及使用壽命。同時氮化鎵和空氣較大的折射率差，使得氮化鎵與空氣之間存在一個23度的全反射角，直接影響了光子的逸出。

目前用以改善以上不足的最主要的做法就是采用在圖形化襯底上生長氮化鎵外延，一方面通過橫向生長減少位錯密度，提高晶體質量，另一方面通過改變光在氮化鎵與藍寶石界面的反射提高光子逸出幾率。常見并且實現量產的有以光刻膠或SiO₂或金屬作為掩模，在藍寶石上通過等離子干法刻蝕或者濃磷酸和硫酸的混合液在高溫下腐蝕，以實現在藍寶石襯底上加工出平臺、錐型等圖形。如，CN1490844A中采用以SiO₂作為掩模，完成SiO₂圖形刻蝕后，再進行外延生長；CN101471404A中所采用的方法為以金屬作為掩模，進行干法刻蝕，得到圖形化襯底，再進行外延生長；CN101471401A中采用的則是以SiO₂作為掩模，經高溫坍塌成半球型后，再進行外延生長；而CN1588640A采用的則是濕法化學腐蝕得到藍寶石襯底，然后再進行外延生長；US2008070413中采用的也是以磷酸和硫酸在高溫下腐蝕藍寶石襯底，得到圖形化襯底。

通過生產實踐證明,采用以上方式都能夠破壞氮化鎵與藍寶石界面的全反射，增加光線的出射幾率，同時形成橫向外延生長，降低位錯密度。但在增加光線出射上，以上方法只是改變了一部分光的傳輸方向，氮化鎵與藍寶石界面對光的反射能力并沒有增加，反而是有所降低。因此在很多對亮度要求比較高的LED芯片制作時，除了需要采用圖形化襯底來生長外延層外，很多廠家還需要在芯片加工完成后在芯片背面制作金屬反射鏡或者布拉格反射鏡。

發明內容

本發明目的在于通過對襯底圖形層進行特殊設計，提供一種圖形化藍寶石襯底制備方法，能夠將傳統圖形化襯底和光學反射鏡優勢的有機結合。

為了實現上述目的，本發明提供了一種圖形化襯底制備方法，包括如下步驟：在襯底表面形成光學膜；在光學膜上制備出圖形化的掩模層；通過掩模層刻蝕光學膜；光學膜包括交替排布的光密介質層和光疏介質層，單層厚度為后續制作在襯底表面發光器件所發射的光在該介質內傳輸時波長的四分之一。

可選的，光密介質層和光疏介質層交替排布的對數在3至30對之間。

可選的，在形成光學膜之前，包括在襯底表面形成介質膜的步驟，并進一步在介質膜表面形成光學膜，且所述刻蝕步驟進一步刻蝕介質膜。

可選的，介質膜的厚度小于3μm。

可選的，所述刻蝕步驟進一步刻蝕暴露出來的襯底。

可選的，光疏介質層的材料選自于氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和氧化鎂中的一種或多種的組合，光密介質層的材料選自于氧化鈦和氧化鋯中的一種或多種的組合。

可選的，刻蝕步驟中，在光學膜中形成周期排布的實體的或者鏤空的圖形，所述實體或者鏤空圖形的形狀選自于圓形、矩形、三角形或六邊形中的任意一種，圖案間隔周期為1至10μm。

可選的，所述襯底的材料是藍寶石，所述掩模層的材料是光刻膠。

可選的，介質膜材料選自于氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化鋁和氧化鈦中的一種或者多種的組合。

本發明還提供了一種上述方法制作的圖形化襯底，包括在襯底以及襯底表面的光學膜，所述光學膜是圖形化的；光學膜包括交替排布的光密介質層和光疏介質層，單層厚度為后續制作在襯底表面發光器件所發射的光在該介質內傳輸時波長的四分之一。