一种图形化的蓝宝石衬底的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种图形化的蓝宝石衬底，属于半导体领域。所述蓝宝石衬底包括衬底层，所述蓝宝石衬底还包括反射层，所述衬底层的图形化表面上形成有多个凸起，所述反射层沉积在所述多个凸起的顶部，所述多个凸起和所述反射层在所述衬底层上构成周期性图形阵列，所述周期性图形阵列的图形单元为锥状结构。本实用新型通过在图形化的蓝宝石衬底的衬底层上设置反射层，使得生长其上的外延片的氮化镓层与蓝宝石衬底的折射率相差较大，因此，光在蓝宝石衬底的界面上不易被透射更易被反射，改善了蓝宝石衬底的反射率，且蓝宝石衬底采用锥状结构，能更有效地降低外延片的缺陷密度，从而提高了发光二极管的光提取效率。
【专利说明】一种图形化的蓝宝石衬底
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体光【技术领域】，特别涉及一种图形化的蓝宝石衬底。
【背景技术】
[0002]蓝宝石衬底(Pattern Sapphire Substrate,简称PSS)技术是目前异质衬底氮化镓材料生长领域较为成熟的技术方案。其中，采用图形化蓝宝石衬底技术可以较好地缓解蓝宝石衬底和氮化镓外延生长中的应力，降低氮化镓外延中的缺陷密度，提高外延材料的
晶体质量。
[0003]然而，当光从有源层进入图形化的蓝宝石衬底时，由于蓝宝石的折射率(1.7?
1.8)与氮化镓的折射率(2.5) 二者之间相差较小，光较容易在蓝宝石衬底的界面上发生透射，光的反射率不高，从而导致发光二极管的出光效率依然较低。
【发明内容】
[0004]为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种图形化的蓝宝石衬底。所述技术方案如下:
[0005]本实用新型提供了一种图形化的蓝宝石衬底，所述蓝宝石衬底包括衬底层，所述蓝宝石衬底还包括反射层，所述衬底层的图形化表面上形成有多个凸起，所述反射层沉积在所述多个凸起的顶部，所述多个凸起和所述反射层在所述衬底层上构成周期性图形阵列，所述周期性图形阵列的图形单元为锥状结构。
[0006]优选地，反射层为二氧化硅层。
[0007]同样优选地,反射层为分布布拉格反射镜层。
[0008]进一步地，所述分布布拉格反射镜层为交替生长的二氧化硅层和二氧化钛层或交替生长的二氧化硅层和氧化镁层。
[0009]可选地，锥状结构为圆锥结构和多棱锥结构中的一种或多种。
[0010]优选地，相邻的所述图形单元之间的间距为I?lOum。。
[0011]进一步地，所述图形单元的底面宽度为0.5?lOum。
[0012]进一步地,所述图形单元的高度为0.5?5um。
[0013]更进一步地，所述凸起的高度为0.2?4.8um。
[0014]更进一步地,所述反射层的厚度为0.2?4.8um。
[0015]本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0016]通过在图形化的蓝宝石衬底的衬底层上设置反射层，使得生长其上的外延片的氮化镓层与蓝宝石衬底的折射率相差较大，因此，光在蓝宝石衬底的界面上不易被透射更易被反射，改善了蓝宝石衬底的反射率，且蓝宝石衬底采用锥状结构，能更有效地降低外延片的缺陷密度，从而提高了发光二极管的光提取效率。
【专利附图】
【附图说明】[0017]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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他的附图。
[0018]图1是本实用新型实施例提供的一种图形化的蓝宝石衬底的剖面结构示意图；
[0019]图1a-1c是本实用新型实施例提供的蓝宝石衬底的制备过程示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0021]实施例
[0022]本实用新型实施例提供了 一种图形化的蓝宝石衬底，参见图1，该蓝宝石衬底包括衬底层I和反射层22。衬底层I的的图形化表面上形成有多个凸起11，反射层22沉积在多个凸起11的顶部，且多个凸起11和反射层22在衬底层I上构成周期性图形阵列，该周期性图形阵列的图形单元为锥状结构。
[0023]可选地，锥状结构可以为圆锥结构和多棱锥结构中的一种或多种。其中，多棱锥包括但不限于三棱锥、四棱锥、五棱锥和六棱锥。这种锥状结构，由于蓝宝石衬底不再采用平面的顶端结构，能更有效地降低外延片的缺陷密度，进而提高发光二极管的出光效率。
[0024]进一步地，反射层22可以为二氧化娃层或DBR(Distributed Bragg Reflection,分布式布拉格反射镜)层中的一种。其中，DBR层可以采用SiO2层和TiO2层交替生长的结构，也可以采用SiO2层和MgO层交替生长的结构。
[0025]可选地，在蓝宝石衬底上蒸镀沉积反射层可以采用PECVD (Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition,等离子体增强化学气相沉积法)或溶胶凝胶法中的一种。
[0026]在本实施例中，周期性图形阵列的图形单元的底面宽度为0.5?10um，高度为
0.5?5um。并且，相邻的图形单元之间的间距为I?lOum。其中，当图形单元为圆锥结构时，底面宽度是指底面圆的直径；当图形单元为多棱锥结构时，底面宽度是指底面多边形外接圆的直径。
[0027]进一步地，凸起11的高度为0.2?4.8um，反射层22的厚度为0.2?4.8um。
[0028]下面再结合图1a至图1c对本实施例的蓝宝石衬底的制作过程进行说明:
[0029]如图1a所示，先在蓝宝石衬底I上沉积一层厚度为50nm?5um的反射层2和光刻胶掩膜3 ;再将光刻胶掩膜的图形转移到发射层上形成图形化的反射层21，参见图1b ;然后采用湿法腐蚀工艺腐蚀蓝宝石衬底得到具有凸起11和初始反射层21的蓝宝石衬底，参见图1c ;最后采用干法刻蚀处理得到图形化的蓝宝石衬底。
[0030]其中，将光刻胶掩膜的图形转移到二氧化硅薄膜上可以采用湿法腐蚀或干法刻蚀中的一种。光刻胶掩膜的图形单元可以是圆形、方形、三角形或不规则图形中的一种或几种的组合。
[0031]本实用新型通过在图形化的蓝宝石衬底的衬底层上设置反射层，使得生长其上的外延片的氮化镓层与蓝宝石衬底的折射率相差较大，因此，光在蓝宝石衬底的界面上不易被透射更易被反射，改善了蓝宝石衬底的反射率，且蓝宝石衬底采用锥状结构，能更有效地降低外延片的缺陷密度，从而提高了发光二极管的光提取效率。
[0032]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种图形化的蓝宝石衬底，所述蓝宝石衬底包括衬底层，其特征在于， 所述蓝宝石衬底还包括反射层，所述衬底层的图形化表面上形成有多个凸起，所述反射层沉积在所述多个凸起的顶部，所述多个凸起和所述反射层在所述衬底层上构成周期性图形阵列，所述周期性图形阵列的图形单元为锥状结构。
2.根据权利要求1所述的蓝宝石衬底，其特征在于，所述反射层为二氧化硅层。
3.根据权利要求1所述的蓝宝石衬底，其特征在于，所述反射层为分布布拉格反射镜层。
4.根据权利要求3所述的蓝宝石衬底，其特征在于，所述分布布拉格反射镜层为交替生长的二氧化硅层和二氧化钛层或交替生长的二氧化硅层和氧化镁层。
5.根据权利要求1所述的蓝宝石衬底，其特征在于，所述锥状结构为圆锥结构和多棱锥结构中的一种或多种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的蓝宝石衬底，其特征在于，相邻的所述图形单元之间的间距为I?IOum0
7.根据权利要求1-5任一项所述的蓝宝石衬底，其特征在于，所述图形单元的底面宽度为0.5?IOum0
8.根据权利要求1-5任一项所述的蓝宝石衬底，其特征在于，所述图形单元的高度为0.5 ?5um。
9.根据权利要求7所述的蓝宝石衬底，其特征在于，所述凸起的高度为0.2?4.Sum。
10.根据权利要求7所述的蓝宝石衬底，其特征在于，所述反射层的厚度为0.2?4.8um。
【文档编号】H01L33/10GK203589067SQ201320703572
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】桂宇畅 申请人:华灿光电(苏州）有限公司