一种有利于提局光通量的网状图形衬底的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种有利于提高光通量的网状图形衬底，包括衬底本体，所述衬底本体的表面呈粗糙面，所述粗糙面为衬底本体底部向上突出形成有若干凸起，所述凸起横截面呈网状，所述网状由相邻的凸起单元连接而成，所述凸起单元的横截面呈三角形，所述凸起单元的相邻凸起边截面呈三角形，所述凸起单元的端部向衬底本体的底部凹陷形成凹槽。本实用新型的优点是：具有脊形结构的凸起，与GaN六方晶体结构对称性一致，有利于GaN外延层合并，发生位错转向。各脊边交界处设置凹陷图形，既有效解决了平台问题，又形成了相似等边三角形，克服了GaN外延生长时产生死角问题，发光效率提高。
【专利说明】一种有利于提高光通量的网状图形衬底
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种有利于提高光通量的网状图形衬底，属于LED照明【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，使用最为广泛的外延GaN材料的衬底是蓝宝石衬底。但蓝宝石衬底和GaN材料存在较大的晶格失配(16%)和热膨胀系数失配(34%)。因此，异质外延的GaN材料内部具有很高的位错密度(109-1011cm_2)，这会引起载流子泄露和非辐射复合中心增多等不良影响。用于氮化镓基LED外延生长的蓝宝石衬底分为:平面和图形结构，传统的图形衬底(PSS)形状为圆锥、三角、半球等形状。
[0003]图形衬底技术是通过在蓝宝石衬底表面制作具有细微结构的图形，然后在这种图形化衬底表面进行LED外延生长。利用图形化衬底可以降低位错密度，提高外延层晶体质量，进而提高LED的内量子发光效率；另一方面，周期性图形结构增加了光的散射并改变光线传输方向，从而提高GaN基LED的发光效率。
[0004]GaN外延生长过程中，Ga原子和N原子的扩散行为受到图形干扰，并遵循能量最低原理。PSS上GaN成核岛主要围绕着图形底部形成,随着合并时间的增加,底部的成核岛基本并合起来，成核岛越来越大，并逐步向图形顶部延伸，但图形的顶部及侧壁位置生长的GaN比较少。这使得图形顶端集中形成了大量缺陷，导致LED器件抗静电能力差。
[0005]专利201010296105.8中揭示了一种网状图形衬底制备方法，在实际制备过程中，组成网状结构的脊形结构，尤其是六条脊形结构交接的地方，很难形成专利中描述的“三组脊形结构呈60°交叉分布”，而是会形成一个凸起的平台，这种结构导致GaN外延生长不在同一平面上，外延生长困难。
[0006]专利201110043633.7中揭示了一种复合图形衬底，这种衬底进行外延生长的时候，GaN将沿着图形各个面进行生长，且每个面的生长速度不一致，容易在图形顶部形成大量缺陷，由于图形顶端倒圆锥的存在，极易形成漏电通道，在电压作用下，导致器件击穿。
[0007]同时，专利200410101833.3中揭示了一种二维网格状沟槽衬底，这种衬底制备过程中，仍会出现网格交叉位置与网格线不在同一平面上，生长GaN的时候，沟槽里面GaN无法填满，会形成空隙，造成漏电通道。
[0008]综上，现在技术中的在蓝宝石衬底的表面形成具有粗糙细微结构的图形状，在实际应用中，往往并不能达到理论中所需要的发光效率高等效果。
实用新型内容
[0009]本实用新型目的是提供一种结构新颖，有利于提高光通量的网状图形衬底的网状图形衬底。
[0010]本实用新型的技术方案是:
[0011]一种有利于提高光通量的网状图形衬底，包括衬底本体，所述衬底本体的表面呈粗糙面，所述粗糙面为衬底本体底部向上突出形成有若干凸起，所述凸起横截面呈网状，所述网状由相邻的凸起单元连接而成，所述凸起单元的横截面呈三角形，所述凸起单元的相邻凸起边截面呈三角形，所述凸起单元的端部向衬底本体的底部凹陷形成凹槽。
[0012]优选地，所述网状由六个凸起单元两两相邻连接而成，所述凸起单元的横截面为等边三角形。
[0013]优选地，所述凹槽截面为正方形、圆形、六边形或正三角形。
[0014]优选地，所述凹槽的底端与凸起单元的凸起边的顶端在同一水平面上。
[0015]优选地，所述凸起单元凸起高度为0.1-3 μ m，凸起边长为0.15-3 μ m，凸起边与衬底本体底部夹角为45-60度。
[0016]本实用新型的优点是:具有脊形结构的凸起了，与GaN六方晶体结构对称性一致，有利于GaN外延层合并，发生位错转向。各脊边交界处设置凹陷图形，既有效解决了平台问题，又形成了相似等边三角形，克服了 GaN外延生长时产生死角问题，发光效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
[0018]图1为本实用新型的结构示意图；
[0019]图2为图1中A-A剖面结构示意图；
[0020]图3为本实用新型蓝宝石衬底的光通量数据示意图；
[0021]图4为现有技术中蓝宝石衬底的光通量数据示意图。
[0022]具体实施
[0023]本实用新型揭示了一种网状图形衬底，如图1、图2所示，包括衬底本体，为了提高发光效率，所述衬底本体的表面呈粗糙面。
[0024]所述粗糙面为衬底本体底部11向上突出形成有若干凸起，所述凸起横截面呈网状。所述网状由相邻的凸起单元连接而成，所述凸起单元的横截面呈三角形，所述凸起单元的相邻凸起边截面呈三角形，具体，相邻的凸起边即图1中第一边I和第二边4抵接后的截面为三角形。所述凸起单元的端部向衬底本体的底部凹陷形成凹槽5。本实施例中列举凹槽5横截面为圆形，当然，也可以为正方形、六边形或正三角形等。凹槽5的存在，使得GaN外延生长在同一平面上，使外延生长更加容易。从而使得衬底具有良好的光通量，图3为通过Trace-ρ--光学模拟软件对本衬底的光通量进行计算产生的示意图，图4为现有凸起结构的光通量示意图，经过比较可以很清楚的发现本实用新型结构中的光通量优益性。
[0025]所述网状由六个凸起单元两两相邻连接而成，所述凸起单元的横截面为等边三角形，即第一边I和凸起边3、第二凸起边2围成中心为一三角形的空间，采用等边三角形使得衬底表面的图形分布更加均匀，使得长出的外延层均匀，有效提高出光均匀性。
[0026]所述凹槽5的底端与凸起单元的凸起边的顶端在同一高度上。如图2所示，凹槽5的底端与凸起边3及第三凸起边7的顶端在同一水平面上。使得外延生长时，当三角形的空间内长满的同时，凹槽5处也能完全生长。
[0027]所述凸起单元凸起高度为0.1-3 μ m,凸起边长为0.15-3 μ m,凸起边与衬底本体底部夹角为45-60度。
[0028]本新型的制作工艺是，将本网状图形制作在光刻版上，在蓝宝石平面衬底上旋涂一层l_5um厚光刻胶,通过曝光的方式将光刻版的图形转移到光刻胶上,曝光时长5-10s ；再对光刻胶进行光刻显影，除去曝光部分的光刻胶，在温度为100-200°C烤箱中烘烤光刻胶10-15min进行坚膜，提高光刻胶抗刻蚀能力，利用干法刻蚀方法将光刻胶的复合图形传递到蓝宝石衬底上，即可在衬底表面上形成复合图形。
[0029]上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种有利于提高光通量的网状图形衬底，其特征在于:包括衬底本体，所述衬底本体的表面呈粗糙面，所述粗糙面为衬底本体底部向上突出形成有若干凸起，所述凸起横截面呈网状，所述网状由相邻的凸起单元连接而成，所述凸起单元的横截面呈三角形，所述凸起单元的相邻凸起边截面呈三角形，所述凸起单元的端部向衬底本体的底部凹陷形成凹槽。
2.根据权利要求1所述的一种有利于提高光通量的网状图形衬底，其特征在于:所述网状由六个凸起单元两两相邻连接而成，所述凸起单元的横截面为等边三角形。
3.根据权利要求1所述的一种有利于提高光通量的网状图形衬底，其特征在于:所述凹槽截面为正方形、圆形、六边形或正三角形。
4.根据权利要求1所述的一种有利于提高光通量的网状图形衬底，其特征在于:所述凹槽的底端与凸起单元的凸起边的顶端在同一水平面上。
5.根据权利要求1所述的一种有利于提高光通量的网状图形衬底，其特征在于:所述凸起单元凸起高度为0.1-3 μ m，凸起边长为0.15-3 μ m，凸起边与衬底本体底部夹角为45-60 度。
【文档编号】H01L33/22GK204029842SQ201420427604
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】傅华, 翁启伟, 吴思, 王怀兵 申请人:苏州新纳晶光电有限公司