[發明專利]圖形化藍寶石襯底及其制作方法、外延片的制作方法

有效

• 申請號: 201410043544.6
• 申請日: 2014-01-29
• 公開（公告）號: CN103887390B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 桂宇暢;張建寶
• 申請（專利權）人: 華燦光電(蘇州）有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/00
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司11138
• 代理人: 徐立

技術領域

本發明涉及半導體光技術領域，特別涉及一種圖形化藍寶石襯底及其制作方法和外延片的制作方法。

背景技術

PSS(Pattern Sapphire Substrate，藍寶石襯底)技術是目前異質襯底氮化鎵材料生長領域較為成熟的技術方案。其中，采用圖形化藍寶石襯底技術可以較好地緩解藍寶石襯底和氮化鎵外延生長中的應力，降低氮化鎵外延中的缺陷密度，提高外延材料的晶體質量。

但是，當光從有源層進入圖形化的藍寶石襯底時，由于藍寶石的折射率(1.7～1.8)與氮化鎵的折射率(2.5)二者之間相差較小，光較容易在藍寶石襯底的界面上發生透射，而使光的反射率不高，從而導致發光二極管的光提取效率依然較低。

發明內容

為了解決現有技術中光較容易在藍寶石襯底的界面上發生透射，而使光的反射率不高，從而導致發光二極管的出光效率依然較低的問題，本發明實施例提供了一種圖形化藍寶石襯底的制作方法。所述技術方案如下：

本發明實施例提供了一種圖形化藍寶石襯底的制作方法，所述方法包括：

提供一藍寶石襯底，在所述藍寶石襯底上利用光刻膠掩膜及刻蝕工藝制備呈周期性圖形陣列的多個凹槽；

采用二氧化硅將所述凹槽填平；

利用光刻膠在所述藍寶石襯底上形成周期性圖形陣列的多個掩膜，每個所述掩膜均分布在所述凹槽的正上方；

利用刻蝕工藝在所述藍寶石襯底上形成周期性圖形陣列的多個凸起，每個所述凹槽均位于所述凸起的頂部；

利用濕法腐蝕法將所述凹槽內的所述二氧化硅去除，制成凸起頂部具有凹槽的圖形化藍寶石襯底。

進一步地，所述采用二氧化硅將所述凹槽填平包括：

通過等離子體增強化學氣相沉積法或溶膠凝膠法，采用二氧化硅將所述凹槽填平。

優選地，所述濕法腐蝕采用的溶液為四氟化銨與氫氟酸的混合液，所述混合液中四氟化銨與氫氟酸體積比為2:1～8:1。

本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：

通過在藍寶石襯底表面的形成臺體結構的凸起，并在每個凸起的頂部設置凹槽，由于凸起頂部非常小，采用側向外延生長法的外延片在凸起的頂部可以直接閉合生長，從而使氮化鎵層與藍寶石襯底之間形成空氣的界面間隙，空氣作為最低折射率的材料，使光在氮化鎵、空氣、藍寶石襯底界面處不易被透射更易被反射，可產生更高的反射率，從而提高了發光二極管的光提取效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例一提供的一種圖形化藍寶石襯底的剖面結構示意圖；；

圖2是本發明實施例二提供的一種圖形化藍寶石襯底的制造方法的流程圖；

圖2a-2f是本發明實施例二提供的圖形化藍寶石襯底的制造過程的剖面結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

實施例一

本發明實施例提供了一種圖形化藍寶石襯底，參見圖1，該藍寶石襯底13的圖形化表面上有多個凸起32，多個凸起32為周期性圖形陣列，凸起32為臺體結構，每個凸起32的頂部均有凹槽30。

在本實施例中，凹槽30的橫截面可以為圓形、方形、三角形或不規則圖形中的一種或幾種的組合。

進一步地，凹槽30的底面寬度為0.5～5um，凹槽30的深度為0.1～3um。相鄰的凹槽30之間的間距為1～20um。其中，當凹槽的橫截面為圓形時，底面寬度是指圓的直徑；當凹槽的橫截面為方形、三角形或不規則圖形等多邊形時，其底面寬度是指多邊形外接圓的直徑。

在本實施例中，臺體結構可以為圓臺結構、橢圓臺結構和棱臺結構中的一種或多種。其中，棱臺包括但不限于三棱臺、四棱臺、五棱臺和六棱臺。采用表面為臺體結構的藍寶石襯底，能更有效地降低外延片的位錯密度，進一步提高發光二極管的光提取效率。

進一步地，相鄰凸起32之間的間距為1～10um。凸起32的底面寬度為0.5～10um，凸起32的高度為0.5～5um。其中，當凸起為圓臺結構時，底面寬度是指底面圓的直徑；當凸起為橢圓棱臺結構時，底面寬度是指底面橢圓的長軸；當凸起為棱臺結構時，底面寬度是指底面多邊形外接圓的直徑。