一種圖形化的藍寶石襯底的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種圖形化的藍寶石襯底，屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域。所述藍寶石襯底包括襯底層，所述藍寶石襯底還包括反射層，所述襯底層的圖形化表面上形成有多個凸起，所述反射層沉積在所述多個凸起的頂部，所述多個凸起和所述反射層在所述襯底層上構(gòu)成周期性圖形陣列，所述周期性圖形陣列的圖形單元為錐狀結(jié)構(gòu)。本實用新型通過在圖形化的藍寶石襯底的襯底層上設(shè)置反射層，使得生長其上的外延片的氮化鎵層與藍寶石襯底的折射率相差較大，因此，光在藍寶石襯底的界面上不易被透射更易被反射，改善了藍寶石襯底的反射率，且藍寶石襯底采用錐狀結(jié)構(gòu)，能更有效地降低外延片的缺陷密度，從而提高了發(fā)光二極管的光提取效率。
【專利說明】一種圖形化的藍寶石襯底
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及半導(dǎo)體光【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種圖形化的藍寶石襯底。
【背景技術(shù)】
[0002]藍寶石襯底(Pattern Sapphire Substrate,簡稱PSS)技術(shù)是目前異質(zhì)襯底氮化鎵材料生長領(lǐng)域較為成熟的技術(shù)方案。其中，采用圖形化藍寶石襯底技術(shù)可以較好地緩解藍寶石襯底和氮化鎵外延生長中的應(yīng)力，降低氮化鎵外延中的缺陷密度，提高外延材料的
晶體質(zhì)量。
[0003]然而，當(dāng)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(fā)生透射，光的反射率不高，從而導(dǎo)致發(fā)光二極管的出光效率依然較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實用新型實施例提供了一種圖形化的藍寶石襯底。所述技術(shù)方案如下:
[0005]本實用新型提供了一種圖形化的藍寶石襯底，所述藍寶石襯底包括襯底層，所述藍寶石襯底還包括反射層，所述襯底層的圖形化表面上形成有多個凸起，所述反射層沉積在所述多個凸起的頂部，所述多個凸起和所述反射層在所述襯底層上構(gòu)成周期性圖形陣列，所述周期性圖形陣列的圖形單元為錐狀結(jié)構(gòu)。
[0006]優(yōu)選地，反射層為二氧化硅層。
[0007]同樣優(yōu)選地,反射層為分布布拉格反射鏡層。
[0008]進一步地，所述分布布拉格反射鏡層為交替生長的二氧化硅層和二氧化鈦層或交替生長的二氧化硅層和氧化鎂層。
[0009]可選地，錐狀結(jié)構(gòu)為圓錐結(jié)構(gòu)和多棱錐結(jié)構(gòu)中的一種或多種。
[0010]優(yōu)選地，相鄰的所述圖形單元之間的間距為I?lOum。。
[0011]進一步地，所述圖形單元的底面寬度為0.5?lOum。
[0012]進一步地,所述圖形單元的高度為0.5?5um。
[0013]更進一步地，所述凸起的高度為0.2?4.8um。
[0014]更進一步地,所述反射層的厚度為0.2?4.8um。
[0015]本實用新型實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0016]通過在圖形化的藍寶石襯底的襯底層上設(shè)置反射層，使得生長其上的外延片的氮化鎵層與藍寶石襯底的折射率相差較大，因此，光在藍寶石襯底的界面上不易被透射更易被反射，改善了藍寶石襯底的反射率，且藍寶石襯底采用錐狀結(jié)構(gòu)，能更有效地降低外延片的缺陷密度，從而提高了發(fā)光二極管的光提取效率。
【專利附圖】

【附圖說明】[0017]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)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實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1是本實用新型實施例提供的一種圖形化的藍寶石襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖1a-1c是本實用新型實施例提供的藍寶石襯底的制備過程示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0021]實施例
[0022]本實用新型實施例提供了 一種圖形化的藍寶石襯底，參見圖1，該藍寶石襯底包括襯底層I和反射層22。襯底層I的的圖形化表面上形成有多個凸起11，反射層22沉積在多個凸起11的頂部，且多個凸起11和反射層22在襯底層I上構(gòu)成周期性圖形陣列，該周期性圖形陣列的圖形單元為錐狀結(jié)構(gòu)。
[0023]可選地，錐狀結(jié)構(gòu)可以為圓錐結(jié)構(gòu)和多棱錐結(jié)構(gòu)中的一種或多種。其中，多棱錐包括但不限于三棱錐、四棱錐、五棱錐和六棱錐。這種錐狀結(jié)構(gòu)，由于藍寶石襯底不再采用平面的頂端結(jié)構(gòu)，能更有效地降低外延片的缺陷密度，進而提高發(fā)光二極管的出光效率。
[0024]進一步地，反射層22可以為二氧化娃層或DBR(Distributed Bragg Reflection,分布式布拉格反射鏡)層中的一種。其中，DBR層可以采用SiO2層和TiO2層交替生長的結(jié)構(gòu)，也可以采用SiO2層和MgO層交替生長的結(jié)構(gòu)。
[0025]可選地，在藍寶石襯底上蒸鍍沉積反射層可以采用PECVD (Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition,等離子體增強化學(xué)氣相沉積法)或溶膠凝膠法中的一種。
[0026]在本實施例中，周期性圖形陣列的圖形單元的底面寬度為0.5?10um，高度為
0.5?5um。并且，相鄰的圖形單元之間的間距為I?lOum。其中，當(dāng)圖形單元為圓錐結(jié)構(gòu)時，底面寬度是指底面圓的直徑；當(dāng)圖形單元為多棱錐結(jié)構(gòu)時，底面寬度是指底面多邊形外接圓的直徑。
[0027]進一步地，凸起11的高度為0.2?4.8um，反射層22的厚度為0.2?4.8um。
[0028]下面再結(jié)合圖1a至圖1c對本實施例的藍寶石襯底的制作過程進行說明:
[0029]如圖1a所示，先在藍寶石襯底I上沉積一層厚度為50nm?5um的反射層2和光刻膠掩膜3 ;再將光刻膠掩膜的圖形轉(zhuǎn)移到發(fā)射層上形成圖形化的反射層21，參見圖1b ;然后采用濕法腐蝕工藝腐蝕藍寶石襯底得到具有凸起11和初始反射層21的藍寶石襯底，參見圖1c ;最后采用干法刻蝕處理得到圖形化的藍寶石襯底。
[0030]其中，將光刻膠掩膜的圖形轉(zhuǎn)移到二氧化硅薄膜上可以采用濕法腐蝕或干法刻蝕中的一種。光刻膠掩膜的圖形單元可以是圓形、方形、三角形或不規(guī)則圖形中的一種或幾種的組合。
[0031]本實用新型通過在圖形化的藍寶石襯底的襯底層上設(shè)置反射層，使得生長其上的外延片的氮化鎵層與藍寶石襯底的折射率相差較大，因此，光在藍寶石襯底的界面上不易被透射更易被反射，改善了藍寶石襯底的反射率，且藍寶石襯底采用錐狀結(jié)構(gòu)，能更有效地降低外延片的缺陷密度，從而提高了發(fā)光二極管的光提取效率。
[0032]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種圖形化的藍寶石襯底，所述藍寶石襯底包括襯底層，其特征在于， 所述藍寶石襯底還包括反射層，所述襯底層的圖形化表面上形成有多個凸起，所述反射層沉積在所述多個凸起的頂部，所述多個凸起和所述反射層在所述襯底層上構(gòu)成周期性圖形陣列，所述周期性圖形陣列的圖形單元為錐狀結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍寶石襯底，其特征在于，所述反射層為二氧化硅層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍寶石襯底，其特征在于，所述反射層為分布布拉格反射鏡層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的藍寶石襯底，其特征在于，所述分布布拉格反射鏡層為交替生長的二氧化硅層和二氧化鈦層或交替生長的二氧化硅層和氧化鎂層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍寶石襯底，其特征在于，所述錐狀結(jié)構(gòu)為圓錐結(jié)構(gòu)和多棱錐結(jié)構(gòu)中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的藍寶石襯底，其特征在于，相鄰的所述圖形單元之間的間距為I?IOum0
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的藍寶石襯底，其特征在于，所述圖形單元的底面寬度為0.5?IOum0
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的藍寶石襯底，其特征在于，所述圖形單元的高度為0.5 ?5um。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的藍寶石襯底，其特征在于，所述凸起的高度為0.2?4.Sum。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的藍寶石襯底，其特征在于，所述反射層的厚度為0.2?4.8um。
【文檔編號】H01L33/10GK203589067SQ201320703572
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】桂宇暢 申請人:華燦光電(蘇州）有限公司