图案化光电基板及其制作方法技术

一种图案化光电基板，其包括一基板，该基板具有一第一图案化结构、一间隔区域及一第二图案化结构，其中，该第二图案化结构形成于该第一图案化结构及该间隔区域的其中一者或两者，且该第一图案结构为一微米级突出结构或一微米级凹槽结构，该第二图案化结构为一次微米级凹槽结构。本发明专利技术亦有关于一种依据上述图案化光电基板的制作方法及具有上述图案化光电基板的发光二极管。

【技术实现步骤摘要】
图案化光电基板及其制作方法
本专利技术是关于一种图案化光电基板及其制作方法，尤其指一种兼具有微米级第一图案结构及次微米级第二图案化结构的基板，及具有该基板的发光二极管。
技术介绍
人类照明历史发展至今已进入固态照明时代，发光亮度更亮、售价更低廉、寿命更长、稳定性更高…等特性需求为固态照明产业共同追求的目标。而照明市场首重发光二极管的亮度需求，一般而言，发光二极管的最大光输出(Lmax)主要由外部量子效率(ηext)及最大操作电流(Imax)所决定，即Lmax=ηext×Imax，其中，外部量子效率(ηext)又为内部量子效率(ηint)及光萃取效率(ηextr)所决定，即ηext=ηint×ηextr°目前一般蓝光发光二极管的内部量子效率已达70%以上，然而绿光发光二极管的内部量子效率却骤降至40%以下，因此，由提升内部量子效率与光萃取效率以改善发光二极管的外部量子效率或增加发光二极管的发光亮度仍存在很大空间。由于氮化镓与蓝宝石基板间的晶格不匹配程度高达16%，当以蓝宝石基板作为基材，进行氮化镓薄膜外延时，氮化镓薄膜内部会存在着应力，并出现许多不同种类差排缺陷，使氮化镓薄膜差排密度达109至1010cm-2，严重影响外延薄膜质量，且缺陷通常扮演非辐射的复合中心，造成发光效率降低。因此，图案化蓝宝石基板制作技术的开发，其关键在于缺陷密度的降低，以实质提升氮化镓薄膜外延质量及增加发光亮度。由氮化镓薄膜在图案基板侧壁上成长以改变氮化镓薄膜差排缺陷成长方向，差排缺陷将弯曲90°，使互相交错形成堆栈错位等消除缺陷，并且在外延时透过三维应力释放减少缺陷形成，降低薄膜内部差排密度以提升晶体质量。目前研究亦指出使用图案蓝宝石基板成长的氮化镓薄膜发现可以降低差排缺陷密度到108至109cm-2，并进一步提升发光二极管的内部量子效率及发光亮度。在最新的研究中，亦有使用次微米尺度图案基板来成长发光二极管结构，对于同一面积的图案基板，缩小图案尺寸增加图案数量将提升侧向成长的有效区域面积，侧向成长机制增强，造成更容易改变成长方向并形成堆栈错位以消除差排缺陷，及大幅减低薄膜内部差排密度，同时由于图案间距较短，易在氮化镓外延时形成空洞阻挡缺陷延伸，提升氮化镓薄膜外延质量。研究结果显示，使用微米尺度图案蓝宝石基板成长的氮化镓薄膜可以降低差排密度到108cm-2，如将图案基板改成次微米尺度时，由于单位体积应力释放程度增加，则可将差排密度降低至107cm-2或更低。已知技术中，如中国台湾公告专利第I396297号，揭示一种发光二极管，包括：基板，具有微米级孔洞于其中；作为缓冲层的纳米级多孔性光子晶体结构，形成于基板之上；第一型外延层，形成于上述缓冲层多孔性光子晶体结构之上；发光层，形成于上述第一型外延层之上；第二型外延层，形成于上述发光层之上；第一接触电极，形成于上述该第一型外延层之上；以及，第二接触电极，形成于上述第二型外延层之上。另一中国台湾公开专利第201251113号，揭示一种LED基板的制造方法、LED基板及白光LED构造，主要目的是为使LED发出演色性佳的高亮度白光，该基板的反射面上是形成复数顶部呈曲面的凸起颗粒，该些凸起颗粒的底部宽度为2微米至4微米，高度为1.2微米至1.8微米，相邻凸起颗粒的间距则为0.6微米至3微米，并使一氮化铟镓外延层于通电后发出波长为380至410纳米范围内的紫外光，紫外光经由该基板的反射面及该些凸起颗粒反射，并激发混合氧化锌及钇铝石榴石的荧光物质而产生紫外光的互补色光，而于相互混色后由一封装体散射出演色性佳的高亮度白光，而可用于照明等用途。然而，上述专利技术二极管中，主要都是由单独在基板上形成一纳米级多孔性光子晶体结构或微米级凸起颗粒以提高发光二极管的发光效率，然而，前述微米级或纳米级结构设计对于降低差排密度程度或提升发光效率的程度都仍有其本质上的限制。此外，如本申请人申请的中国台湾专利申请案第102111662号，揭示一种光电组件的基板，提供至少一光电组件形成于该基板的一上表面，其特征在于，该基板的该上表面具有复数个微米结构与复数个次微米结构以构成一粗糙表面，其中该些次微米结构的尺寸小于该些微米结构。由此，可改善基板的光学漫射率，并可增进成长于基板上的外延薄膜材料质量，进而提升光电组件的光萃取效率，达到提升整体光电组件的发光亮度。本专利技术另提供一种光电组件。其中，该前案为本申请人所提出由微米结构及次微米结构的组合以增进外延薄膜材料质量或提升整体光电组件的发光亮度。因此，目前急需发展出一种图案化光电基板及具有该基板的发光二极管，其可以有效降低氮化镓薄膜的差排缺陷密度，并增加发光二极管的发光效率，进而提高发光二极管的应用性及价值实有其需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种图案化光电基板的制作方法，其可由基板表面的图案化设计，以提升外延质量或减少氮化镓薄膜的差排缺陷密度，进而使发光二极管具有更优异的发光效率及性能。本专利技术的另一目的在于提供一种图案化光电基板，其是由前述图案化光电基板的制作方法所制成的图案化光电基板，并可由基板表面的图案化设计，以提升外延质量或减少氮化镓薄膜的差排缺陷密度，进而使发光二极管具有更优异的发光效率及性能。本专利技术的又一目的在于提供一种具有图案化光电基板的发光二极管，其是由前述图案化光电基板作为发光二极管的基板，并可由基板表面的图案化设计，以提升外延质量或减少氮化镓薄膜的差排缺陷密度，进而使发光二极管具有更优异的发光效率及性能。为实现上述目的，本专利技术提供的图案化光电基板的制作方法，其步骤包括：(A)提供一基板；(B)由一第一蚀刻处理于该基板表面形成一第一图案化结构及一间隔区域；(C)形成一第一金属层及一第二金属层于该基板上的该第一图案化结构及该间隔区域表面；(D)由一阳极氧化铝处理(anodicaluminumoxide,AAO)于该第二金属层上形成一第二图案化结构，该第二图案化结构位于该第一图案化结构及该间隔区域上方的其中一者或两者；(E)由一第二蚀刻处理使该第二图案化结构向下延伸至该第一金属层及该基板的部分表面；以及(F)由一酸液处理以自该基板上移除该第一金属层及该第二金属层，以形成具有该第一图案化结构及该第二图案化结构的该基板。在本专利技术的一种图案化光电基板的制作方法中，于步骤(B)及(E)中，该第一蚀刻处理或该第二蚀刻处理可为一等向性蚀刻(Isotropicetching)或一非等向性蚀刻(Anisotropicetching)，其中，该第一蚀刻处理或该第二蚀刻处理可为电感式偶合等离子体反应性离子蚀刻法(ICP-RIE)、化学液蚀刻法、干式蚀刻法、等离子体蚀刻法、或激光加工法。此外，在前述本专利技术的一种图案化光电基板的制作方法中，该等向性蚀刻可利用化学蚀刻液(例如强酸)在高温环境下进行化学蚀刻反应，以在基板上制作出具有一定周期性的微米级突出或凹槽结构；此外，该非等向性蚀刻程序为先在基板上形成一图案化光阻层，再利用电感式耦合等离子体反应性离子蚀刻(ICP-RIE)技术进行蚀刻，以选择性地移除部分基板，同样可达到上述形成具有一定周期性的微米级突出或凹槽结构的目的。在本专利技术的一种图案化光电基板的制作方法中，于步骤(B)中，还包括提供一第一光阻层设置于该基板的部分表面上，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图案化光电基板的制作方法，其步骤包括：（A）提供一基板；（B）由一第一蚀刻处理于该基板表面形成一第一图案化结构及一间隔区域；（C）形成一第一金属层及一第二金属层于该基板上的该第一图案化结构及该间隔区域表面；（D）由一阳极氧化铝处理于该第二金属层上形成一第二图案化结构，该第二图案化结构位于该第一图案化结构及该间隔区域上方的其中一者或两者；（E）由一第二蚀刻处理使该第二图案化结构向下延伸至该第一金属层及该基板的部分表面；以及（F）由一酸液处理以自该基板上移除该第一金属层及该第二金属层，以形成具有该第一图案化结构及该第二图案化结构的该基板。

【技术特征摘要】
2013.09.16 TW 1021334491.一种图案化光电基板的制作方法，其步骤包括：(A)提供一基板；(B)由一第一蚀刻处理于该基板表面形成一第一图案化结构及一间隔区域；(C)形成一第一金属层及一第二金属层于该基板上的该第一图案化结构及该间隔区域表面；该第一金属层是至少一选自由钛、铬、钼或其组合所组成的群组；(D)由一阳极氧化铝处理于该第二金属层上形成一第二图案化结构，该第二图案化结构位于该第一图案化结构及该间隔区域上方的其中之一或之二上；(E)由一第二蚀刻处理使该第二图案化结构向下延伸至该第一金属层及该基板的部分表面；(F)由一酸液处理以自该基板上移除该第一金属层及该第二金属层，以形成具有该第一图案化结构及该第二图案化结构的该基板。2.如权利要求1所述的图案化光电基板的制作方法，其中，在步骤(B)及(E)中，该第一蚀刻处理为一等向性蚀刻或一非等向性蚀刻，以及该第二蚀刻处理为一等向性蚀刻或一非等向性蚀刻。3.如权利要求1所述的图案化光电基板的制作方法，其中，在步骤(B)及(E)中，该第一蚀刻处理为电感式偶合等离子体反应性离子蚀刻法、化学液蚀刻法、干式蚀刻法、等离子体蚀刻法或激光加工法，以及该第二蚀刻处理为电感式偶合等离子体反应性离子蚀刻法、化学液蚀刻法、干式蚀刻法、等离子体蚀刻法或激光加工法。4.如权利要求1所述的图案化光电基板的制作方法，其中，在步骤(B)中，包括提供一第一光阻层设置于该基板的部分表面上，使该第一蚀刻处理为选择性地移除部分的该基板。5.如权利要求1所述的图案化光电基板的制作方法，其中，在步骤(B)中，该第一图案化结构为一微米级突出结构或一微米级凹槽结构。6.如权利要求1所述的图案化光电基板的制作方法，其中，在步骤(C)中，该第一金属层或该第二金属层的形成是由涂布法、化学电镀法、溅镀法、蒸镀法、阴极电弧法或化学气相沉积法。7.如权利要求1所述的图案化光电基板的制作方法，其中，在步骤(C)中，该第一金属层的厚度为1纳米至1微米。8.如权利要求1所述的图案化光电基板的制作方法，其中，在步骤(C)中，该第二金属层为铝，且该第二金属层的厚度为10纳米至100微米。9.如权利要求1所述的图案化光电基板的制作方法，其中，在步骤(D)中，包括提供一第二光阻层设置于该第一图案化结构上方的该第二金属层表面，使该阳极氧化铝处理为选择性地移除部分的该间隔区域上方的该第二金属层。10.如权利要求1或9所述的图案化光电基板的制作方法，其中，该第二图案化结构是形成在该间隔区域上方的该第二金属层。11.如权利要求1所述的图案化光电基板的制作方法，其中，在步骤(D)中，包括提供一第二光阻层设置于该间隔区域上方的该第二金属层表面，使该阳极氧化铝处理为选择性地移除部分的该第一图案化结构上方的该第二金属层。12.如权利要求1或11所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯文政，陈卫国，洪福益，何嘉哲，
申请(专利权)人：中国砂轮企业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71