專利名稱：一種藍寶石led圖形襯底的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種藍寶石LED圖形襯底。
背景技術：
對于傳統藍寶石LED圖形襯底來說，在外延過程中，容易在PSS襯底的包側壁結晶，生長各個晶向的外延材料，降低了外延層的晶格質量，從而增加缺陷密度，嚴重影響到LED的內量子效率；而傳統DBR層蒸鍍在芯片背面，增加了芯片段的工藝流程和復雜性。
發明內容本實用新型的目的是針對現有DBR背鍍技術中的LED芯片出光率稍低的問題，提供一種更多出光的新型圖形化襯底。為達到以上目的，本實用新型提供了一種藍寶石LED圖形襯底，包括藍寶石襯底、沉積在所述的藍寶石襯底上的分布布拉格反射鏡DBR層、沉積于所述的分布布拉格反射鏡DBR層上方的GaN層，所述的分布布拉格反射鏡DBR層由多層周期結構的薄膜構成并刻蝕形成有柱狀圖形陣列，所述的圖形陣列露出于所述的GaN層的上表面。由于頻率落在能隙范圍內的電磁波無法穿透，該DBR的反射率可達99%以上。它沒有金屬反射鏡的吸收問題，可以透過改變材料的折射率或厚度來調整能隙位置，覆蓋反射光范圍為絕大部分可見光。作為進一步優化方案，所述的分布布拉格反射鏡DBR層的每層薄膜的光學厚度為中心反射波長的1/4。作為進一步優化方案，所述的分布布拉格反射鏡DBR層的周期數為5至7之間，對LED發射率最大可到99.5%以上。作為進一步優化方案，所述的分布布拉格反射鏡DBR層由兩種半導體材料相互間隔層疊構成，調整兩種材料的折射率差值及膜層厚度以覆蓋波長范圍為380 nm到700 nm。作為進一步優化方案，所述的分布布拉格反射鏡DBR層包括Si02/Ti02結構或Si02/Mg0 結構。作為進一步優化方案，所述的柱狀圖形陣列包括三棱柱、四棱柱、六棱柱，需要指出的是，本實用新型包括但不局限于上述圖形，不同圖形配合不同的外延工藝，可以達到最大程度上的出光效率的目的。作為進一步優化方案，所述的柱狀圖形陣列的間隙范圍為0.2 0.4 um,圖形高度為1.4 1.6 um。與現有LED芯片背鍍DBR技術相比，本實用新型的藍寶石LED圖形襯底實際上為在藍寶石襯底上預先沉積DBR反射層的新型圖形襯底，相比傳統背鍍DBR有更加明顯的優勢，不僅能有效提高光取出效率，而且能優化外延層的橫向生長方式，提高外延材料的晶格質量，具有非常實用的商業價值。簡單的改變DBR層的所處位置，無需另外增加任何芯片工藝，與現有的芯片工藝完全兼容。
圖1為根據本實用新型的藍寶石LED圖形襯底的剖面結構示意圖；圖2為根據本實用新型的藍寶石LED圖形襯底的實施例一的示意圖；圖3為根據本實用新型的藍寶石LED圖形襯底的實施例二的示意圖；圖4為根據本實用新型的藍寶石LED圖形襯底的實施例三的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確的界定。參見附圖1至附圖4所示，一種藍寶石LED圖形襯底，包括藍寶石襯底、沉積在藍寶石襯底上的分布布拉格反射鏡DBR層、沉積于分布布拉格反射鏡DBR層上方的GaN層,分布布拉格反射鏡DBR層的每層薄膜的光學厚度為中心反射波長的1/4，周期數為5至7之間，對LED發射率最大可到99.5%以上。分布布拉格反射鏡DBR層由多層周期結構的薄膜構成并刻蝕形成有柱狀圖形陣列，圖形陣列露出于GaN層的上表面。由于頻率落在能隙范圍內的電磁波無法穿透，該DBR的反射率可達99%以上。它沒有金屬反射鏡的吸收問題，可以透過改變材料的折射率或厚度來調整能隙位置，覆蓋反射光范圍為絕大部分可見光。在平片藍寶石襯底表面上沉積DBR，可以是由兩種半導體材料相互間隔層疊構成，材料為Si02/Ti02或Si02/Mg0的周期結構薄膜，通過調整材料為Si02/Ti02或SiO2/MgO(等其他搭配的)兩種材料的折射率差值及厚度，覆蓋波長范圍為380 nm到700 nm。參見附圖2、附圖3、附圖4，柱狀圖形陣列包括三棱柱、四棱柱、六棱柱，需要指出的是，本實用新型包括但不局限于上述圖形，不同圖形配合不同的外延工藝，可以達到最大程度上的出光效率的目的。柱狀圖形陣列的間隙范圍為0.2 0.4 um,圖形高度為1.4
1.6 um。上述藍寶石LED圖形襯底的制備方法包括以下步驟:a)設計制作具有上述襯底圖形結構的光刻板；b)在平片藍寶石襯底表面上沉積分布布拉格反射鏡DBR層；c)光刻:依次在分布布拉格反射鏡DBR層上涂覆光刻膠層、烘烤、曝光、顯影、后烘，將光刻板的圖形陣列轉移到光刻膠層上；d) 采用ICP干法刻蝕技術對具有圖形化光刻膠涂層的藍寶石襯底進行刻蝕，將圖形陣列轉移到藍寶石襯底上后去除光刻膠涂層；e)依次沉積GaN層及后續外延層，并且圖形陣列露出于GaN層的上表面。需要注意的是，分布布拉格反射鏡DBR層采用E-Beam蒸鍍工藝，當分布布拉格反射鏡DBR層由Si02/Ti02結構構成時，采用在氧氣環境中壓力為1.3X 10_4Torr、溫度為3100C的蒸鍍條件，但該工藝不僅限于該種DBR材料制備。利用本實用新型制備的新型圖形化襯底來生長外延層，能優化外延層的橫向生長方式，提高晶格質量。然后僅僅需要采用普通芯片工藝制程即可，減少了芯片工藝流程，此夕卜，這種芯片外延層下直接接觸到DBR圖形，相比傳統的DBR背鍍有更能有效提高光取出效率。以上實施方式只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人了解本實用新型的內容并加以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍，凡根據本實用新型精神實質所做的等效變化或修飾均涵蓋在本實用新型的保護范圍內。
權利要求1.一種藍寶石LED圖形襯底，其特征在于:包括藍寶石襯底、沉積在所述的藍寶石襯底上的分布布拉格反射鏡DBR層、沉積于所述的分布布拉格反射鏡DBR層上方的GaN層,所述的分布布拉格反射鏡DBR層由多層周期結構的薄膜構成并刻蝕形成有柱狀圖形陣列，所述的圖形陣列露出于所述的GaN層的上表面。
2.根據權利要求1所述的藍寶石LED圖形襯底，其特征在于:所述的分布布拉格反射鏡DBR層的每層薄膜的光學厚度為中心反射波長的1/4。
3.根據權利要求1所述的藍寶石LED圖形襯底，其特征在于:所述的分布布拉格反射鏡DBR層的周期數為5至7之間。
4.根據權利要求1所述的藍寶石LED圖形襯底，其特征在于:所述的分布布拉格反射鏡DBR層由兩種半導體材料相互間隔層疊構成，調整兩種材料的折射率差值及膜層厚度以覆蓋波長范圍為380 nm到700 nm。
5.根據權利要求4所述的藍寶石LED圖形襯底，其特征在于:所述的分布布拉格反射鏡DBR層包括Si02/Ti02結構或Si02/Mg0結構。
6.根據權利要求1所述的藍寶石LED圖形襯底，其特征在于:所述的柱狀圖形陣列包括三棱柱、四棱柱、六棱柱。
7.根據權利要求6所述的藍寶石LED圖形襯底，其特征在于:所述的柱狀圖形陣列的間隙范圍為0.2 0.4 um,圖形高度為1.4 1.6 um。
專利摘要本實用新型公開了一種藍寶石LED圖形襯底及其制備方法，該襯底是基于藍寶石平片襯底表面沉積DBR的基礎上，采用ICP干法刻蝕制備各種圖形結構。本實用新型的藍寶石LED圖形襯底實際上為在藍寶石襯底上預先沉積DBR反射層的新型圖形襯底，相比傳統背鍍DBR有更加明顯的優勢，不僅能有效提高光取出效率，而且能優化外延層的橫向生長方式，提高外延材料的晶格質量，具有非常實用的商業價值。
文檔編號H01L33/20GK202957282SQ20122047065
公開日2013年5月29日 申請日期2012年9月17日 優先權日2012年9月17日
發明者陳立人, 陳偉, 劉慰華 申請人:聚燦光電科技(蘇州)有限公司