底20的其一实施例中，图形化蓝宝石衬底20，具有相对的第一表面和第二表面，其中第一表面由一系列相互间隔的图案21排列而成。图案21的高度范围为0.8 μπι ~3 μπι，其周期性排列的间距范围为0.1 μπι~10 μπι，相邻3个图案21排列成三角形。
[0036]参看图8~9，图案21具有顶面210、底面211、复数个侧面212和夹置于相邻侧面212和顶面210之间的凹陷区213，凹陷区213的深度和宽度自图案21的顶部向底部逐渐减小。图案顶面210为具有三个凸起结构2101的多边形平面，与衬底20的第一表面平行，且均为衬底的C面。具体的，图案顶面210与侧面212对应之处形成凸起结构2101，而与凹陷区213对应之处形成相邻凸起之间的凹陷结构2102。侧面212由倾斜度不同且分别位于图案21上部和下部的第一侧面2121和第二侧面2122组成，第一侧面2121的倾斜度小于第二侧面2122的倾斜度，第二侧面2122呈弧状。图案21的底面211具有三个转角α，转角α的连线呈弧状，使三个第二侧面2122呈弧状，转角α大小为105° -115°，底部宽度d为4μπι~20μπι。凹陷区213由两个倾斜面2130连接而成，更佳的，其于图案底面211上的投影呈三角形，两倾斜面2130呈轴对称设置，其夹角范围为90~150°，在其他变形实施例中，两倾斜面2130的尺寸也可根据需要设置。凹陷区213主要用于增大图案21表面反射光线的面积，其数目可根据需要设计成1~3个，本实施例中设置3个凹陷区213。
[0037]图8所示的蓝宝石衬底表面图案21之凹陷区213的数目与图6中掩膜图案30之凹陷31的数目对应，且凹陷区213的两倾斜面2130之间的夹角的大小与图案30中两相邻凸起32之间的夹角Θ大小对应。
[0038]与图3所示的现有图形化蓝宝石衬底10的图案11相比，本实施例中，图形化蓝宝石衬底20的图案21通过在其表面设置3个凹陷区213，增大其反射光线的面积，另外，图案21的底面211转角α比现有技术中的衬底图案11中对应的转角角度增大约10°，使图案21的底部宽度d随着增大，以增大图案21表面反射光线的面积，从而实现提高图形化蓝宝石衬底出光效率的效果。
[0039]本实施例中，步骤S1形成的掩膜图案30为形成图8所示图案21的关键。掩膜层的图案30大致呈“风车”状，其至少具有一个向外延伸且对应于蓝宝石衬底的晶格方向的凹陷31，较佳的，该掩膜图案30还具有复数个向外延伸且对应于蓝宝石衬底的晶格方向之间的凸起32，如此，在步骤S2的湿法刻蚀过程中，刻蚀的化学腐蚀溶液沿凹陷31处刻蚀速率较快，而沿凸起32处刻蚀速率较慢，使刻蚀结束后形成的图形化蓝宝石衬底20的图案21具有三个反射光线的凹陷区213，并且图案21的底部宽度d增大，提高图案21的反光面积，提高图形化蓝宝石衬底20的出光效率。
[0040]图10显示了根据本发明实施的一种制作发光二极管的流程图，包括步骤S1~S4，其中步骤S1~S2形成图形化蓝宝石衬底，步骤S3为采用PVD法在图形化蓝宝石衬底20上形成A1N层，步骤S4为在A1N层外延生长发光外延层。下面对各步骤进行简单说明，其中步骤S1~S2参考前述说明即可。
[0041]S3、采用PVD法在步骤S1~S2的方法形成的图形化蓝宝石衬底20的表面上形成一A1N层；该层的厚度为10埃~200埃。
[0042]S4、采用外延生长方式，依次生长缓冲层、N型半导体层、发光层和P型半导体层，其中缓冲层为基于III族氮化物的材料，优选采用氮化镓，还可以采用氮化铝材料或者铝镓氮材料；N型半导体层优选为氮化镓，也可采用铝镓氮材料，硅掺杂优选浓度为1 X 1019cm 3;发光层为优选为具有至少一个量子阱结构，较佳的为具有5~50对量子阱构成；P层半导体层优选为氮化镓，采用镁掺杂，掺杂浓度为1X1019~5X1021 cm 3，较佳的P型半导体层为多层结构，包括P型电子阻挡层、P型导电层和P型接触层，其中P型电子阻挡紧临发光层，用于阻挡电子进入P型层与空穴复合，优选采用铝镓氮材料，厚度可为50 nm ~200nm。
[0043]图11显示了采用图10所示制作方法形成的发光二极管，其结构包括:图形化蓝宝石衬底20、A1N层40、缓冲层50、N型半导体层60、发光层70和P型半导体层80。在该发光二极管中，采用的图形化蓝宝石衬底20的每个图案21的表面增设3个凹陷区213，并且其底部宽度增大，以增大图案21表面反射光线面积，从而提高图形化蓝宝石衬底20的出光效率。
[0044] 应当理解的是，上述具体实施方案为本发明的优选实施例，本发明的范围不限于该实施例，凡依本发明所做的任何变更，皆属本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.图形化蓝宝石衬底的制作方法，包括如下步骤: 51、提供一蓝宝石平片衬底，具有相对的第一表面和第二表面，在第一表面上形成掩膜层，具有周期排列的掩膜图案，所述掩膜图案具有至少一个向外延伸的凹陷，所述凹陷对应于所述蓝宝石衬底的晶格方向； 52、采用湿法刻蚀所述蓝宝石平片衬底的第一表面，形成若干个周期性排列的相互间隔的图案，构成图形化蓝宝石衬底，其中所述掩膜图案之凹陷处刻蚀速率较快。2.根据权利要求1所述的图形化蓝宝石衬底的制作方法，其特征在于:所述步骤S2所形成的图案具有复数个侧面和至少一个夹置于所述相邻侧面之间的凹陷区，所述凹陷区的深度和宽度自所述图案的顶部向底部逐渐减小。3.根据权利要求2所述的图形化蓝宝石衬底的制作方法，其特征在于:所述图案还包括一顶面和一底面，所述凹陷区夹置于所述相邻侧面和顶面之间。4.根据权利要求1所述的图形化蓝宝石衬底的制作方法，其特征在于:所述步骤S1中形成的掩膜图案还具有复数个向外延伸的凸起，所述凸起对应于所述蓝宝石衬底的晶格方向之间。5.根据权利要求4所述的图形化蓝宝石衬底的制作方法，其特征在于:所述凸起和凹陷交替排列，所述凸起和凹陷的数目均为3。6.根据权利要求4所述的图形化蓝宝石衬底的制作方法，其特征在于:所述相邻凸起之间的夹角范围为90° ~150°。7.根据权利要求4所述的图形化蓝宝石衬底的制作方法，其特征在于:所述步骤S1中形成的掩膜图案之边缘与中心的距离为0.25 μπι ~10μπι，所述掩膜图案的高度为1 μm~10 μm，相邻掩膜图案之间的间距为0.5 μπι ~10 μmD8.根据权利要求1所述的图形化蓝宝石衬底的制作方法，其特征在于:所述步骤S1中形成的掩膜层的材料为光阻、氧化物或金属。9.发光二极管的制作方法，包括如下步骤: 51、提供一蓝宝石平片衬底，具有相对的第一表面和第二表面，在第一表面上形成掩膜层，具有周期排列的掩膜图案，所述掩膜图案有至少一个向外延伸的凹陷，所述凹陷对应于所述蓝宝石衬底的晶格方向； 52、采用湿法刻蚀所述蓝宝石衬底的第一表面，形成若干个周期性排列的相互间隔的图案，构成图形化蓝宝石衬底，其中掩膜图案之凹陷处刻蚀速率较快； 53、在所述图形化蓝宝石衬底第一表面采用PVD法形成一A1N层； 54、在所述A1N层上外延生长发光外延层，其至少包括N型半导体层、发光层和P型半导体层。10.根据权利要求9所述的发光二极管的制作方法，其特征在于:所述步骤S2所形成的图案具有复数个侧面和至少一个夹置于所述相邻侧面之间的凹陷区，所述凹陷区的深度和宽度自所述图案的顶部向底部逐渐减小。11.根据权利要求9所述的发光二极管的制作方法，其特征在于:所述图案还包括一顶面和一底面，所述凹陷区夹置于所述相邻侧面和顶面之间。12.根据权利要求9所述的发光二极管的制作方法，其特征在于:所述步骤S1中形成的掩膜图案还具有复数个向外延伸的凸起，其对应于所述蓝宝石衬底的晶格方向之间。13.根据权利要求12所述的发光二极管的制作方法，其特征在于:所述凸起和凹陷交替排列，所述凸起和凹陷的数目均为3。14.根据权利要求9所述的发光二极管的制作方法，其特征在于:所述步骤S3中A1N层的厚度为10埃~200埃。
【专利摘要】本发明公开了一种图形化蓝宝石衬底的制作方法，包括步骤：S1、提供一蓝宝石平片衬底，具有相对的第一表面和第二表面，在第一表面上形成掩膜层，具有周期排列的掩膜图案，所述掩膜图案具有至少一个向外延伸的凹陷，所述凹陷对应于所述蓝宝石衬底的晶格方向；S2、采用湿法刻蚀所述蓝宝石平片衬底的第一表面，形成若干个周期性排列的相互间隔的图案，构成图形化蓝宝石衬底，其中所述掩膜图案之凹陷处刻蚀速率较快。通过该方法形成的图形化蓝宝石衬底的图案表面具有复数个凹陷区，增大了图案的反光面积，提高了衬底的出光效率。
【IPC分类】H01L21/02, H01L33/00, H01L33/22
【公开号】CN105390375
【申请号】CN201510735329
【发明人】李彬彬, 徐翊翔, 韦静静, 周瑜, 王振, 徐凯, 张家宏
【申请人】安徽三安光电有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月3日