CN115763245A - 全反射图形化衬底基板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全反射图形化衬底基板的制备方法，包括：S1，提供清洗后的蓝宝石衬底；S2，在所述蓝宝石衬底的表面形成第一介电材质层，其中，所述第一介电材质层的的材料选自A l N或Si C；S3，在所述第一介电材质层表面形成第二介电材质层，其中，所述第二介电材质层的折射率低于所述第一介电材质层的折射率；S4，在所述第二介电材质层表面形成光阻层，并黄光显影方式开出数组图形；S5，采用I CP或Wet etch i ng对图形下的第二介电材质层进行横向刻蚀和纵向刻蚀，形成图形化的第二介电材质层；S6，将剩余光阻去除得到全反射图形化衬底基板。

Description

全反射图形化衬底基板的制备方法

技术领域

本发明涉及一种全反射图形化衬底基板的制备方法。

背景技术

目前，现有外延工艺,针对图形化基板都是直接在平片sapphire基板上做出图形化以增加外延片内部量子效率与组件的光萃取出率,但在平片sapphire基板上做出图形化所需成本高昂。所以如何找到一种方法既可以达到内部量子效率与组件的光萃取出率，又可以显著降低制备成本，极为迫切。

发明内容

本发明提供了一种全反射图形化衬底基板的制备方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

本发明实施例提供一种全反射图形化衬底基板的制备方法，包括以下步骤：

S1，提供清洗后的蓝宝石衬底；

S2，在所述蓝宝石衬底的表面形成第一介电材质层，其中，所述第一介电材质层的的材料选自AlN(氮化铝)或SiC(碳化硅)；

S3，在所述第一介电材质层表面形成第二介电材质层，其中，所述第二介电材质层的折射率低于所述第一介电材质层的折射率；

S4，在所述第二介电材质层表面形成光阻层，并黄光显影方式开出数组图形；

S5，采用ICP(电感耦合等离子体)或Wet etching(湿法刻蚀)对图形下的第二介电材质层进行横向刻蚀和纵向刻蚀，形成图形化的第二介电材质层；

S6，将剩余光阻去除得到全反射图形化衬底基板。

本发明的有益效果是：本发明提供的全反射图形化衬底基板的制备方法，其图案化基板后续送外延成长,可达到跟传统用sapphire做成图形化基板可达到内部量子效率与组件的光萃取出率,相同效果；进一步的，本发明通过将所述第二介电材质层进行蚀刻，从而可以显著降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明实施例提供的全反射图形化衬底基板的制备方法流程图。

图2是本发明实施例提供的全反射图形化衬底基板的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的全反射图形化衬底基板的制备方法中部分流程的示意图。

图4是本发明另一实施例提供的全反射图形化衬底基板的结构示意图。

图5是本发明另一实施例提供的全反射图形化衬底基板的制备方法中部分流程的示意图。

图6是本发明另一实施例提供的全反射图形化衬底基板的结构示意图。

5具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全

部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作0出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范

围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

5在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不

能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

0参照图1所示，本发明实施例提供一种全反射图形化衬底基板的制备

方法，包括以下步骤：

S1，提供清洗后的蓝宝石衬底10；

S2，在所述蓝宝石衬底10的表面形成第一介电材质层11，其中，所述第一介电材质层11的的材料选自AlN(氮化铝)或SiC(碳化硅)；

S3，在所述第一介电材质层11表面形成第二介电材质层12，其中，所述第二介电材质层12的折射率低于所述第一介电材质层11的折射率；

S4，在所述第二介电材质层12表面形成光阻层13，并黄光显影方式开出数组图形；

S5，采用ICP(电感耦合等离子体)或Wet etching(湿法刻蚀)对图形下的第二介电材质层12进行横向刻蚀和纵向刻蚀，形成图形化的第二介电材质层12’；

S6，将剩余光阻去除得到全反射图形化衬底基板100。

在步骤S1中，所述蓝宝石衬底10的厚度及尺寸可根据实际需要选择，在此不再累述。所述对蓝宝石衬底10进行清洗的步骤，具体包括：

将所述蓝宝石衬底10浸没于丙酮溶液中，并通过超声波进行辅助清洗，清洗结束后进行烘干，从而去除所述蓝宝石衬底10上油污及粉尘。

在步骤S2中，可以通过PVD(物理气相沉积)或E-Gun(电子枪蒸镀)沉积所述第一介电材质层11。所述第一介电材质层11的厚度约100A～300A，在其中一个实施例中，所述第一介电材质层11的材料为碳化硅，且厚度约为200A左右。AlN的折射率约为2.2；而碳化硅的折射率非常高,在普通光线下为2.6767～2.6480。

在步骤S3中，可通过PECVD(等离子体增强化学的气相沉积法)或E-Gun方式形成膜厚约1.0μm～1.8μm SiO₂(二氧化硅)。二氧化硅的折射率较低，约为1.5左右。可以理解，本发明通过选择一种比AlN or SiC,折射率更低介电材质(SiO₂，n～1.45)做成图形化,后续给外延成长,这样可以让光在基板底部因为从低折射率到高折射率，从而达到全反射效果。作为优选的，所述二氧化硅的厚度为1.2μm～1.6μm。在其中一个实施例中，所述二氧化硅的厚度为1.5μm左右。

在步骤S4中，所述形成图形化光阻层的方法不限，为现有技术，在此不再累述。所述图形的形状不限，可以根据实际需要选择，例如，圆形、矩形、方形、三角形、梯形、椭圆形、等规则图形或不规则的几何形状。所述图形的间隔也可以根据实际需要设置，一般图形之间间隔大于等于后续图案化二氧化硅的间隔。

在步骤S5中，采用ICP(电感耦合等离子体)或Wet etching(湿法刻蚀)对图形下的第二介电材质层12进行横向刻蚀和纵向刻蚀，形成图形化的第二介电材质层12’的步骤具体包括：

对暴露的第二介电材质层12进行纵向刻蚀，对未暴露的第二介电材质层12进行横向刻蚀，从而形成图形化的第二介电材质层12’。

可以理解，可以通过控制不同的蚀刻时间，以调整所述第二介电材质层12’的形状。具体的，请参见图1-2，通过调整蚀刻时间的长短，可以形成如图1-2所示的截面为梯形形状的凸起(棱台或圆台)。请参见图3所示，通过延长蚀刻时间的长短，可形成如图3-4所示的截面为三角形的凸起(椎体，如，三角锥或多角椎)。

更进一步的，在采用ICP(电感耦合等离子体)或Wet etching(湿法刻蚀)的过程中，可以调整蚀刻气体的浓度或刻蚀液体的浓度，从而使横向刻蚀的速度不同，进行形成如图5-6所示的截面为具有不同折线结构的无规则凸起。具体的，可以降低或提高整蚀刻气体的浓度；或降低或提高刻蚀液体的浓度，从而使横向刻蚀的速度不同。

请参见图2所示，本发明实施例进一步提供一种全反射图形化衬底基板100，所述全反射图形化衬底基板100包括：

蓝宝石衬底10；

设置在所述蓝宝石衬底10上的第一介电材质层11，其中，所述第一介电材质层11的的材料选自AlN(氮化铝)或SiC(碳化硅)；

设置在所述第一介电材质层11上的图案化第二介电材质层12'，其中，所述第二介电材质层12'的折射率低于所述第一介电材质层11的折射率，且所述图案化第二介电材质层12包括多个间隔设置的第一凸起，所述第一凸起的形状为棱台或圆台。

具体的，所述第一介电材质层11的厚度为100A～300A。

所述第二介电材质层12'的材料为二氧化硅，且所述第二介电材质层12'的高度为1.0μm～1.8μm。作为优选的，所述二氧化硅的厚度为1.2μm～1.6μm。在其中一个实施例中，所述二氧化硅的厚度为1.5μm左右。定义所述第一凸起的间距为p，且所述第一凸起底部宽度为D，顶部宽度为d，且所述第一凸起的倾斜面与所述第一介电材质层11所形成的夹角为Q。为了使全反射图形化衬底基板100具有良好的全反射效果，优选的，D/P宽度比值介于5～15，且θ介于30°～60°,且d/D宽度比值介于0.5～0.7。优选的，D/P宽度比值介于8～12，且θ介于40°～50°。在其中一个实施例中，D/P宽度比值为10左右，且θ约为45°，且d/D宽度比值为0.6。

请参见图4所示，本发明另一实施例进一步提供一种全反射图形化衬底基板200，所述全反射图形化衬底基板200包括：

蓝宝石衬底10；

设置在所述蓝宝石衬底10上的第一介电材质层11，其中，所述第一介电材质层11的的材料选自AlN(氮化铝)或SiC(碳化硅)；

设置在所述第一介电材质层11上的图案化第二介电材质层12”，其中，所述第二介电材质层12”的折射率低于所述第一介电材质层11的折射率，且所述图案化第二介电材质层12”包括多个间隔设置的第二凸起，所述第二凸起的形状为棱锥或圆锥。

具体的，所述第一介电材质层11的厚度为100A～300A。

所述第二介电材质层12”的材料为二氧化硅，且所述第二介电材质层12”的的高度为1.0μm～1.8μm。作为优选的，所述二氧化硅的厚度为1.2μm～1.6μm。在其中一个实施例中，所述二氧化硅的厚度为1.5μm左右。定义所述第二凸起的间距为p，且所述第二凸起最大宽度为D，且所述第二凸起的倾斜面与所述第一介电材质层11所形成的夹角为Q。为了使全反射图形化衬底基板200具有良好的全反射效果，优选的，D/P宽度比值介于5～15，且θ介于30°～60°。优选的，D/P宽度比值介于8～12，且θ介于40°～50°。在其中一个实施例中，D/P宽度比值为10左右，且θ约为45°。

请参见图6所示，本发明另一实施例进一步提供一种全反射图形化衬底基板300，所述全反射图形化衬底基板300包括：

蓝宝石衬底10；

设置在所述蓝宝石衬底10上的第一介电材质层11，其中，所述第一介电材质层11的的材料选自AlN(氮化铝)或SiC(碳化硅)；

设置在所述第一介电材质层11上的图案化第二介电材质层12”'，其中，所述第二介电材质层12”'的折射率低于所述第一介电材质层11的折射率，且所述图案化第二介电材质层12”'包括多个间隔设置的第三凸起，所述第三凸起的沿垂直方向的横截面为对称的五边形。

具体的，所述第一介电材质层11的厚度为100A～300A。

所述第二介电材质层12”'的材料为二氧化硅，且所述第二介电材质层12”'的的高度为1.0μm～1.8μm。作为优选的，所述二氧化硅的厚度为1.2μm～1.6μm。在其中一个实施例中，所述二氧化硅的厚度为1.5μm左右。定义所述第三凸起的间距为p，且所述第三凸起最大宽度为D，且所述第三凸起的第一倾斜面与所述第一介电材质层11所形成的夹角为Q1，所述第三凸起的第一倾斜面与第二倾斜面的夹角为Q2。为了使全反射图形化衬底基板300具有良好的全反射效果，优选的，D/P宽度比值介于5～15，且Q1介于30°～60°，且Q2介于100°～170°。优选的，D/P宽度比值介于8～12，且Q1介于40°～50°，且Q2介于120°～150°。在其中一个实施例中，D/P宽度比值为10左右，且Q1约为45°，且Q2约为135°。具体的，所述Q1和Q2的角度可以通过控制不同的浓度进行控制。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种全反射图形化衬底基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，提供清洗后的蓝宝石衬底；

S2，在所述蓝宝石衬底的表面形成第一介电材质层，其中，所述第一介电材质层的的材料选自AlN或SiC；

S3，在所述第一介电材质层表面形成第二介电材质层，其中，所述第二介电材质层的折射率低于所述第一介电材质层的折射率；

S4，在所述第二介电材质层表面形成光阻层，并黄光显影方式开出数组图形；

S5，采用ICP或Wet etching对图形下的第二介电材质层进行横向刻蚀和纵向刻蚀，形成图形化的第二介电材质层；

S6，将剩余光阻去除得到全反射图形化衬底基板。

2.如权利要求1所述的全反射图形化衬底基板的制备方法，其特征在于，所述第一介电材质层的厚度约100A～300A。

3.如权利要求1所述的全反射图形化衬底基板的制备方法，其特征在于，所述第二介电材质层的材料为二氧化硅。

4.如权利要求3所述的全反射图形化衬底基板的制备方法，其特征在于，所述第二介电材质层的厚度为1.0μm～1.8μm。

5.如权利要求1所述的全反射图形化衬底基板的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述图形的形状为规则图形或不规则的几何形状。

6.如权利要求1所述的全反射图形化衬底基板的制备方法，其特征在于，所述采用ICP或Wet etching对图形下的第二介电材质层进行横向刻蚀和纵向刻蚀，形成图形化的第二介电材质层的步骤具体包括：

对暴露的第二介电材质层进行纵向刻蚀，对未暴露的第二介电材质层进行横向刻蚀，从而形成图形化的第二介电材质层。

7.如权利要求6所述的全反射图形化衬底基板的制备方法，其特征在于，通过控制不同的蚀刻时间，以调整所述第二介电材质层的形状。

8.如权利要求6所述的全反射图形化衬底基板的制备方法，其特征在于，在采用ICP或Wet etching的过程中，通过调整蚀刻气体的浓度或刻蚀液体的浓度，从而使横向刻蚀的速度不同。

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