一种蓝宝石衬底图形化制作的方法技术

本发明专利技术公开一种蓝宝石衬底图形化制作的方法，包括如下步骤：在蓝宝石衬底上制作二维图案；在二维图案的蓝宝石衬底上制作三维图案。本发明专利技术通过两次图案制作，在可以实现蓝宝石衬底的生长表面呈现周期性起伏分布的外延片，增加外延层的出光面积，可进一步提高氮化镓基发光二极管的光功率。

【技术实现步骤摘要】
一种蓝宝石衬底图形化制作的方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种蓝宝石衬底图形化制作的方法。
技术介绍
发光二极管具有体积小、效率高和寿命长等优点，在交通指示、户外全色显示等领域有着广泛的应用，尤其是利用大功率发光二极管可能实现半导体固态照明，引起人类照明史的革命，从而逐渐成为目前电子学领域的研究热点。为了获得高亮度的LED，关键要提高器件的内量子效率和外量子效率。目前，芯片光提取效率是限制器件外量子效率的主要因素，其主要原因是外延材料、衬底材料以及空气之间的折射率差别较大，导致有源区产生的光在不同折射率材料界面发生全反射而不能导出芯片。PSS(PatternedSapphireSubstrate，图形化蓝宝石衬底)是在蓝宝石衬底上利用光刻、刻蚀等工艺，形成具有图形化表面的蓝宝石衬底。图形化衬底一方面能够有效降低外延结构层的位错密度，提高外延材料的晶体质量和均匀性，进而能提高发光二极管的内量子发光效率，另一方面，由于图形结构增加了光的散射，改变了发光二极管的光学线路，进而提升了出光几率。相对普通蓝宝石衬底，在图形化衬底上生长氮化镓外延层可以减少外延缺陷，外延层晶体质量明显提高。另外，蓝宝石的折射率为1.8，氮化镓的折射率为2.4，由于折射率的差异，当光从外延层进入图形衬底时，会形成反射，从而改善氮化镓基发光二极管出光功率。通常图形化衬底的主要制作方法如下：在蓝宝石衬底上制作图形化的掩膜，通常采用氧化硅或金属掩膜；刻蚀蓝宝石；去掉掩膜，得到图形化的蓝宝石衬底。通过上述方法，可以获得质量较好的二维图形化蓝宝石衬底，在二维图形化蓝宝石衬底上生长的氮化镓外延晶体表面比较平整，导致二维图形化蓝宝石衬底的外延片出光面积有限，不能更有效的提高整个半导体的光功率。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，针对现有二维图形化蓝宝石衬底外延片出光面积的有限性，本专利技术提供了一种蓝宝石衬底图形化制作的方法，用于生长表面呈现周期性起伏分布的外延片，增加外延层的出光面积，可进一步提高氮化镓基发光二极管的光功率。本专利技术提供了一种蓝宝石衬底图形化制作的方法，包括如下步骤：在蓝宝石衬底上制作二维图案；在二维图案的蓝宝石衬底上制作三维图案。所述在蓝宝石衬底上制作二维图案包括：在蓝宝石衬底上形成第一掩膜图形，所述第一掩膜图形具有周期排列的第一掩膜图案；在具有周期排列的第一掩膜图案间形成若干个周期性排列的相互间隔的二维图案；去除所述第一掩膜图形，得到具有二维图案的蓝宝石衬底。优选的，所述在蓝宝石衬底上形成第一掩膜图形包括：采用光刻工艺或者压印工艺的一种或者两种方法在蓝宝石衬底上形成第一掩膜图形。优选的，所述在具有周期排列的第一掩膜图案上形成若干个周期性排列的相互间隔的二维图案包括：采用干法刻蚀工艺、湿法腐蚀工艺的一种或两种在具有周期排列的第一掩膜图案上形成若干个周期性排列的相互间隔的二维图案。优选的，所述在二维图案的蓝宝石衬底上制作三维图案包括：在具有二维图案的蓝宝石衬底上制作第二掩膜图形，所述第二掩膜图形具有周期排列的第二掩膜图案；在具有周期排列的第二掩膜图案间形成若干个周期性排列的相互间隔的三维图案；去除所述第二掩膜图形，得到具有三维图案的蓝宝石衬底。优选的，所述在二维图案的蓝宝石衬底上制作三维图案还包括：在具有二维图案的蓝宝石衬底上生长晶体，再通过刻蚀或腐蚀的方法在生长晶体表面第二掩膜图形。优选的，所述在蓝宝石衬底上形成第二掩膜图形包括：采用光刻工艺或者压印工艺的一种或者两种方法在蓝宝石衬底上形成第二掩膜图形。优选的，所述在具有周期排列的第二掩膜图案间形成若干个周期性排列的相互间隔的三维图案包括：采用干法刻蚀工艺、湿法腐蚀工艺的一种或两种在具有周期排列的掩膜图案上形成若干个周期性排列的相互间隔的三维图案。优选的，所述周期性排列的相互间隔在0.1微米至5微米之间。优选的，所述二维图案的蓝宝石衬底上生长晶体的厚度不超过10微米。与现有技术相比，本专利技术实施例针对蓝宝石衬底进行三维图形化制作，可以实现蓝宝石衬底的生长表面呈现周期性起伏分布的外延片，增加外延层的出光面积，可进一步提高氮化镓基发光二极管的光功率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1是本专利技术实施例中的蓝宝石衬底图形化制作的方法流程图；图2是本专利技术实施例中的具有光刻胶掩膜图形的蓝宝石衬底表面结构示意图；图3是本专利技术实施例中的去除光刻胶掩膜图形的蓝宝石衬底表面结构示意图；图4是本专利技术实施例中的为具有外延层结构的二维图形化蓝宝石衬底结构示意图；图5是本专利技术实施例中的具有光刻胶掩膜图形的二维图形化蓝宝石衬底结构示意图；图6是本专利技术实施例中的具有三维图形区域的三维图形化蓝宝石衬底结构示意图；图7是本专利技术实施例中的具有三维图形化蓝宝石衬底结构示意图；图8是本专利技术实施例中的具有光刻胶掩膜图形蓝宝石衬底的第二实施例结构示意图；图9是本专利技术实施例中的经过BOE溶液处理后的蓝宝石衬底结构示意图；图10是本专利技术实施例中的二维图形化蓝宝石衬底第二实施例结构示意图；图11是本专利技术实施例中的具有光刻胶掩膜图形的三维图形化蓝宝石衬底第二实施例结构示意图；图12是本专利技术实施例中的三维图形化蓝宝石衬底第二实施例结构示意图；图13是本专利技术实施例中的具有压印掩膜图形的蓝宝石衬底结构示意图；图14是本专利技术实施例中的去除压印掩膜图形的蓝宝石衬底表面结构示意图；图15是本专利技术实施例中的具有光刻胶掩膜图形的二维图形化蓝宝石衬底第二实施例结构示意图；图16是本专利技术实施例中的具有光刻胶掩膜图形的三维图形化蓝宝石衬底第三实施例结构示意图；图17是本专利技术实施例中的具有三维图形区域的三维图形化蓝宝石衬底第三实施例结构示意图；图18是本专利技术实施例中的具有三维图形化蓝宝石衬底第三实施例结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。为了生长表面呈现周期性起伏分布的外延片，本专利技术实施例所提供的蓝宝石衬底图形化制作的方法，其在普通蓝宝石衬底上制作二维图案，在二维衬底表面做周期性图案处理，然后在在二维图案的蓝宝石衬底上制作三维图案。通过两次图案制作，在可以实现蓝宝石衬底的生长表面呈现周期性起伏分布的外延片，增加外延层的出光面积，可进一步提高氮化镓基发光二极管的光功率。图1示出了本专利技术实施例中的蓝宝石衬底图形化制作的方法流程图，包括如下步骤：S11、在蓝宝石衬底上形成第一掩膜图形，所述第一掩膜图形具有周期排列的第一掩膜图案；具体实施过程中，可以采用光刻工艺或者压印工艺的一种或者两种方法在蓝宝石衬底上形成第一掩膜图形。S12、在具有周期排列的第一掩膜图案间形成若干个周期性排列的相互间隔的二维图案；具体实施过程中，可以采用干法刻蚀工艺、湿法腐蚀工艺的一种或两种在具有周期排列的第一掩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓝宝石衬底图形化制作的方法，其特征在于，包括如下步骤：在蓝宝石衬底上制作二维图案；在二维图案的蓝宝石衬底上制作三维图案。

【技术特征摘要】
1.一种蓝宝石衬底图形化制作的方法，其特征在于，包括如下步骤：在蓝宝石衬底上制作二维图案；在二维图案的蓝宝石衬底上制作三维图案。2.如权利要求1所述的蓝宝石衬底图形化制作的方法，其特征在于，所述在蓝宝石衬底上制作二维图案包括：在蓝宝石衬底上形成第一掩膜图形，所述第一掩膜图形具有周期排列的第一掩膜图案；在具有周期排列的第一掩膜图案间形成若干个周期性排列的相互间隔的二维图案；去除所述第一掩膜图形，得到具有二维图案的蓝宝石衬底。3.如权利要求2所述的蓝宝石衬底图形化制作的方法，其特征在于，所述在蓝宝石衬底上形成第一掩膜图形包括：采用光刻工艺或者压印工艺的一种或者两种方法在蓝宝石衬底上形成第一掩膜图形。4.如权利要求2所述的蓝宝石衬底图形化制作的方法，其特征在于，所述在具有周期排列的第一掩膜图案上形成若干个周期性排列的相互间隔的二维图案包括：采用干法刻蚀工艺、湿法腐蚀工艺的一种或两种在具有周期排列的第一掩膜图案上形成若干个周期性排列的相互间隔的二维图案。5.如权利要求2所述的蓝宝石衬底图形化制作的方法，其特征在于，所述在二维图案的蓝宝石衬底上制作三维图案包括：在具有二维图案的蓝宝石衬底上制作第二掩膜图形，所述第二掩膜图...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘硕，刘治，万小承，
申请(专利权)人：广东量晶光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44