[发明专利]图形化衬底制备方法及外延片制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管(Light Emitting Diode，简称“LED”)领域，特别涉及一种图形化衬底制备方法及外延片制作方法。

背景技术

图形化蓝宝石衬底(Patterned 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PSS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。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

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，而使光的反射率不高，从而导致发光二极管的光提取效率较低。

发明内容

为了解决现有技术中光较容易在蓝宝石衬底的界面上发生透射，而使光的反射率不高的问题，本发明实施例提供了一种图形化衬底制备方法及外延片制作方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种图形化衬底制备方法，所述方法包括：

采用光刻胶掩膜在蓝宝石衬底上形成多个光刻胶凸起，多个所述光刻胶凸起为柱体结构、台体结构和锥体结构中的至少一种；

在设置有所述光刻胶凸起的蓝宝石衬底上沉积一层二氧化硅层；

采用光刻胶掩膜及刻蚀工艺刻蚀所述二氧化硅层直至裸露出部分蓝宝石衬底，形成多个二氧化硅凸起，每个所述二氧化硅凸起内部包含一个所述光刻胶凸起，多个所述二氧化硅凸起为柱体结构和台体结构中的至少一种；

利用显影工艺将所述二氧化硅凸起内部的所述光刻胶凸起去除。

在本发明实施例的一种实现方式中，所述在设置有所述光刻胶凸起的蓝宝石衬底上沉积一层二氧化硅层，包括：

采用等离子体增强化学气相沉积法或溶胶凝胶法在所述蓝宝石衬底上沉积所述二氧化硅层。

在本发明实施例的另一种实现方式中，多个所述光刻胶凸起按阵列方式分布在所述蓝宝石衬底上。

在本发明实施例的另一种实现方式中，多个所述光刻胶凸起为圆柱结构、圆台结构、椭圆台结构、棱台结构、圆锥结构和多棱锥结构中的一种或多种。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述光刻胶凸起的顶面半径或宽度为0～0.5um，所述光刻胶凸起的底面半径或宽度为0.5～10um，所述光刻胶凸起的高度为0.5～5um。

在本发明实施例的另一种实现方式中，多个所述二氧化硅凸起为圆柱结构、圆台结构、椭圆台结构和棱台结构中的一种或多种。

在本发明实施例的另一种实现方式中，所述二氧化硅凸起的顶面半径或宽度为0.02～0.5um，所述二氧化硅凸起的底面半径或宽度为0.5～10um，所述二氧化硅凸起的高度为0.5～5um。

另一方面，本发明实施例还提供了一种外延片制作方法，所述方法包括：

按上述的方法制备图形化衬底；

在所述图形化衬底上依次生长n型氮化镓层、多量子阱层和p型氮化镓层，制成外延片。

另一方面，本发明实施例还提供了一种图形化衬底，所述衬底包括：

蓝宝石衬底和设于所述蓝宝石衬底上的多个二氧化硅凸起，每个所述二氧化硅凸起内部包含一个空心结构，多个所述二氧化硅凸起为柱体结构和台体结构中的至少一种，多个所述空心结构为柱体结构、台体结构和锥体结构中的至少一种。

另一方面，本发明实施例还提供了一种外延片，所述外延片包括：

图形化衬底、以及依次覆盖在所述图形化衬底上的n型氮化镓层、多量子阱层和p型氮化镓层，所述图形化衬底包括蓝宝石衬底和设于所述蓝宝石衬底上的多个二氧化硅凸起，每个所述二氧化硅凸起内部包含一个空心结构，多个所述二氧化硅凸起为柱体结构和台体结构中的至少一种，多个所述空心结构为柱体结构、台体结构和锥体结构中的至少一种。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在蓝宝石衬底上形成光刻胶单元，然后再生成一层二氧化硅，并在二氧化硅层上刻蚀出多个二氧化硅单元，最后将二氧化硅单元内的光刻胶单元去掉，形成了带有空心结构的二氧化硅单元，使得采用该衬底制成的外延片，氮化镓层与蓝宝石衬底之间具有空心的二氧化硅图形单元，氮化镓材料折射率为2.5，二氧化硅材料折射率为1.5，空气作为最低折射率的材料，使光在氮化镓、氮化铝、空气蓝宝石衬底界面处不易被透射更易被反射，可产生更高的反射率，从而提高了发光二极管的光提取效率。

附图说明