一種圖形化襯底及其制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種圖形化襯底及其制備方法，使用兩次顯影光刻的工藝，在增加圖形高度及底座面積的同時獲得適于外延生長的圖形化襯底。具體技術方案為：S1、提供一基本襯底；S2、對所述基本襯底進行第一次蝕刻，得到具有周期性陣列的第一圖案的圖形化襯底，所述相鄰第一圖案底部邊緣任意位置處的距離大于或等于0而小于或等于0.1微米；S3、對所述S2中的圖形化襯底進行第二次蝕刻，得到具有周期性陣列的第二圖案的圖形化襯底，所述第二圖案的底部邊緣通過第二次蝕刻形成復數個蝕刻部，使得所述相鄰第二圖案底部邊緣任意位置處的距離均大于0.1微米，以利于后續外延層的生長。
【專利說明】
一種圖形化襯底及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及半導體制備技術領域，具體為一種圖形化襯底及其制備方法。
【背景技術】
[0002]圖形化襯底是在一平面襯底上利用光罩、刻蝕等工藝，形成具有圖形化表面的襯底。圖形化襯底一方面能夠有效降低外延結構層的位錯密度，提高外延材料的晶體質量和均勻性，進而能提高發光二極管的內量子發光效率;另一方面，由于陣列圖案結構增加了光的散射，改變了發光二極管的光學線路，進而提升了外量子出光效率。
[0003]在現有的圖形化襯底中，為了得到較好的取光效果，希望獲得底座及高度均較大的圖案，而由于在圖案的制備中蝕刻方向與襯底的晶體走向一致，圖案的底座和高度通常是通過控制蝕刻時間等參數獲得，但實驗發現，參看附圖1，現有技術制備具有較大底座和高度的圖形時，如圖1的右部分，會使相鄰圖形(例如110與120)的底座間隙(例如111與122之間)過小，即C面過少，從而使圖形化襯底用于生長外延層時無法獲得優良的晶體質量。參看圖1的左部分，因此為了平衡晶體質量與取光效果，增加相鄰圖案之間的間隙(例如111與122)，往往只能適當犧牲圖形底座和高度(例如110與120)，從而無法得到大底座圖形的圖形化襯底。

【發明內容】

[0004]為了解決上述問題，本發明提供了一種圖形化襯底及其制備方法，使用兩次顯影光刻的工藝，在增加圖形高度及底座面積的同時獲得適于外延生長的圖形化襯底。
[0005]本發明提供的具體技術方案為:一種圖形化襯底的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟:
51、提供一基本襯底；
52、對所述基本襯底進行第一次蝕刻，得到具有周期性陣列的第一圖案的圖形化襯底，所述相鄰第一圖案底部邊緣任意位置處的距離大于或等于O，小于或等于0.1微米；
53、對所述步驟S2中的圖形化襯底進行第二次蝕刻，得到具有周期性陣列的第二圖案的圖形化襯底，所述第二圖案的底部邊緣通過第二次蝕刻形成復數個蝕刻部，使得所述相鄰第二圖案底部邊緣任意位置處的距離均大于0.1微米，以利于后續外延層的生長。
[0006]優選的，所述相鄰第二圖案底部邊緣任意位置處的距離均大于0.1微米，小于或等于0.2微米。
[0007]優選的，所述蝕刻部的深度為所述第一圖案底部外接圓半徑的1/40?1/8。
[0008]優選的，所述步驟S3中第二圖案底部邊緣蝕刻部的數量均多3。
[0009]優選的，所述第二圖案的底部邊緣蝕刻部的個數為3?12個。
[0010]優選的，所述蝕刻部的俯視形狀為三角形或者朝向所述第二圖案中心方向凹陷的圓弧狀。
[0011 ]優選的，所述第一次刻蝕與第二次刻蝕方法相同或不同。
[0012]優選的，所述第一圖案為三角錐形、尖錐形、多面體錐形或蒙古包型。
[0013]一種圖形化襯底，所述圖形化襯底表面具有周期性陣列的第一圖案，所述相鄰第一圖案底部邊緣任意位置處的距離大于或等于0，小于或等于0.1微米，所述第一圖案經蝕刻后得到第二圖案，其特征在于:所述第二圖案的底部邊緣具有復數個蝕刻部，所述蝕刻部的深度為所述第一圖案底座外接圓半徑的1/40?1/8，使得所述相鄰第二圖案底部邊緣任意位置處的距離均大于0.1微米，以利于后續外延層的生長，而為了進一步優化圖形化襯底的性能，本發明進一步選擇相鄰第二圖案底部邊緣任意位置處的距離均大于0.1微米，小于或等于0.2微米。
[0014]優選的，所述第二圖案蝕刻部的數量均多3，且進一步選擇所述第二圖案的底部邊緣蝕刻部的個數為3?12個。
[0015]本發明至少具有以下有益效果:
本發明首先采用第一次蝕刻工藝制備獲得具有第一圖案的圖形化襯底，所述具有第一圖案的圖形化襯底中相鄰的圖案底面邊緣相連或最小間隙小于或等于0.1微米，在與現有技術中相同襯底面積、相同圖案數的前提下相比較，本發明的圖案底座較大，從而增加了圖案的反光面積，提升后續形成的發光二極管的發光效率。隨后采用第二次蝕刻工藝，將相鄰圖案的連接部或底面邊緣最小間隙小于或等于0.1微米處的部分圖案蝕刻去除，使得相鄰圖案底面邊緣任意處間距均大于0.1微米，因為試驗結果證明，當圖形化襯底的相鄰圖案之間最小間距大于0.1微米時，在其上即可生長獲得具有較好晶體質量的外延層。
【附圖說明】
[0016]附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。此外，附圖數據是描述概要，不是按比例繪制。
[0017]圖1為現有技術圖形化襯底示意圖。
[0018]圖2為本發明實施例之圖形化襯底的制備流程示意圖。
[0019]圖3?6為本發明實施例1之圖形化襯底制備中各步驟的圖案結構示意圖。
[0020]圖7?9為本發明實施例2之圖形化襯底制備中各步驟的圖案結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下將結合附圖及實施例來詳細說明本發明的實施方式，借此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現過程能充分理解并據以實施。需要說明的是，只要不構成沖突，本發明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結合，所形成的技術方案均在本發明的保護范圍之內。
[0022]實施例1
參看附圖2?5，一種圖形化襯底的制備方法，所述方法包括如下步驟:
S1、如圖3所示，提供一基本襯底100;襯底100材料可以為藍寶石、硅、碳化硅、氮化鎵等。
[0023]S2、如圖4所示，在所述基本襯底100表面涂覆光刻膠，經光刻工藝后暴露出待蝕刻區域，隨后進行第一次蝕刻制程，得到具有周期性陣列的第一圖案200的圖形化襯底，該第一圖案200可以為三角錐形、尖錐形或多面體錐形，本實施例中優選為三角錐形。
[0024]其中，每一第一圖案200的底面邊緣與相鄰圖案底面邊緣的距離大于或等于0，小于或等于0.1微米;如圖4中圖案210的底面邊緣，特別是底面邊緣拐角211與相鄰圖案220的底面邊緣222的距離小于或等于0.1微米(為便于說明問題，本實施例定義其中一圖案為210，其相鄰圖案為220，實際應用中圖案210與220的結構等是相同的)，甚至于與其相連，本實施例中顯示兩者的距離為0，即直接相連；因為相鄰圖案距離較近，因此與現有圖形化襯底相比較，在相同面積的基本襯底表面，當圖案數量相同時，則每一圖案的底座較大或者其圖案的高度較大。
[0025]S3、如圖5所示，于步驟S2中的具有第一圖案200的圖形化襯底上涂覆光刻膠，經光刻工藝后暴露出待蝕刻區域(黑色部分)；隨后，進行第二次蝕刻制程，蝕刻每一與相鄰圖案底面邊緣的距離小于0.1微米的圖案底面邊緣處，如圖6所示，得到具有周期性陣列的第二圖案200'的圖形化襯底;其中，第二圖案200'的底部邊緣通過第二次蝕刻形成復數個蝕刻部211 \蝕刻部211'的深度為第一圖案200底部外接圓半徑的1/40?1/8，使得所述相鄰第二圖案200'底部邊緣任意位置處的距離均大于0.1微米，以利于后續外延層的生長;每一第二圖案200'的蝕刻部數量均多3，本實施例中蝕刻部優選為3個，且任意第二圖案200'底面邊緣與相鄰第二圖案200'的底面邊緣任意處的間距均大于0.1微米，即附圖6中，第二圖案210 '的任意位置與相鄰第二圖案220'的底面邊緣222'距離均大于0.1微米，且為了保證本發明的有益效果，本實施例進一步選取第二圖案210'的任意位置與相鄰第二圖案220'的底面邊緣222'距離均大于0.1微米而小于或等于0.2微米;試驗結果表明，當相鄰圖案的任意處距離均大于0.1微米時，在其上生長外延層時，即可獲得較優量的晶體質量;而相鄰圖案的間距小于或等于0.2微米時可在獲得好的晶體質量的同時亦保證圖案的底座在第二次蝕刻后剩余底座面積仍然大于現有工藝獲得的圖案底座，即在相同襯底面積、相同圖案數、相同相鄰圖案間距的前提下，本發明的圖案底座較現有技術的圖案底座較大，增加了反光面積從而提升最終形成的器件的發光效率。
[0026]本發明的兩次刻蝕方法相同或不同，為干法刻蝕、濕法刻蝕、或干法與濕法組合的刻蝕。本實施例中兩次刻蝕選用濕法刻蝕，并通過控制溶液成分、腐蝕溫度、腐蝕時間等參數，形成所需的具有第二圖案200 ’的圖形化襯底。
[0027]繼續參看附圖3?6，利用本發明方法，制備獲得一種圖形化襯底，包括基本襯底100，在所述基本襯底100表面刻蝕形成以陣列形式排列的第一圖案210和220，并將第一圖案210和220蝕刻后得到第二圖案210^220^其中，每一第二圖案200'底面邊緣蝕刻部211'大于等于3個，本實施例選擇第二圖案210 ^220'的底部邊緣蝕刻部的個數為3?12個。且蝕刻部深度為第一圖案210底座外接圓半徑的1/40?1/8;使得每一第二圖案底面邊緣222'與相鄰圖案底面邊緣拐角211'的任意位置處距離均大于0.1微米，以利于后續外延層的生長。
[0028]實施例2
本實施例與實施例1的區別在于，本實施例中基本襯底100表面的第一圖案300采用干法刻蝕制備獲得，優選圖案為蒙古包型，每一第一圖案的底面邊緣與相鄰第一圖案的底面邊緣距離為O?0.1微米;如圖7中所示，第一圖案310的底面邊緣311與相鄰第一圖案320的底面邊緣321的距離小于或等于0.1微米，甚至相連；因為相鄰圖案距離較近，因此與現有圖形化襯底相比較，在相同面積的基本襯底100表面，當圖案數量相同時，則每一圖案的底座較大。隨后通過干法蝕刻進行第二次蝕刻，蝕刻第一圖案300底面邊緣與相鄰第一圖案300底面邊緣的距離小于或等于0.1微米的邊緣處，即蝕刻部。如圖8所示的311和321，得到具有蝕刻部311'和321'的第二圖案310'和3 20'的圖形化襯底，如圖9所示。其中具有蝕刻部311'和321'的第二圖案310'和320'的圖形化襯底中，每一蝕刻部深度分別為第一圖案310和320底座外接圓半徑的1/40?1/8;以保證每一圖案底面邊緣與相鄰圖案的底面邊緣的間距大于0.1微米。進一步地，相鄰第二圖案間的距離小于或等于0.2微米，理由同實施例1中所述。同時通過控制氣體濃度、氣體流量、射頻功率等參數形成所需的底面邊緣具有蝕刻部圖案的圖形化襯底。
【主權項】
1.一種圖形化襯底的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟: 51、提供一基本襯底； 52、對所述基本襯底進行第一次蝕刻，得到具有周期性陣列的第一圖案的圖形化襯底，所述相鄰第一圖案底部邊緣任意位置處的距離大于或等于O，小于或等于0.1微米； 53、對所述步驟S2中的圖形化襯底進行第二次蝕刻，得到具有周期性陣列的第二圖案的圖形化襯底，所述第二圖案的底部邊緣通過第二次蝕刻形成復數個蝕刻部，使得所述相鄰第二圖案底部邊緣任意位置處的距離均大于0.1微米，以利于后續外延層的生長。2.根據權利要求1所述的一種圖形化襯底的制備方法，其特征在于:所述相鄰第二圖案底部邊緣任意位置處的距離均大于0.1微米，小于或等于0.2微米。3.根據權利要求1所述的一種圖形化襯底的制備方法，其特征在于:所述蝕刻部的深度為所述第一圖案底座外接圓半徑的1/40?1/8。4.根據權利要求1所述的一種圖形化襯底的制備方法，其特征在于:所述步驟S3中第二圖案底部邊緣蝕刻部的數量均多3。5.根據權利要求4所述的一種圖形化襯底的制備方法，其特征在于:所述第二圖案的底部邊緣蝕刻部的數量為3~12個。6.根據權利要求1所述的一種圖形化襯底的制備方法，其特征在于:所述蝕刻部的俯視形狀為三角形或者朝向所述第二圖案中心方向凹陷的圓弧狀。7.根據權利要求1所述的一種圖形化襯底的制備方法，其特征在于:所述第一次蝕刻與第二次蝕刻的方法相同或不同。8.根據權利要求1所述的一種圖形化襯底的制備方法，其特征在于:所述第一圖案為三角錐形、尖錐形、多面體錐形或蒙古包型。9.一種圖形化襯底，所述圖形化襯底表面具有周期性陣列的第一圖案，所述相鄰第一圖案底部邊緣任意位置處的距離大于或等于0，小于或等于0.1微米;所述第一圖案經蝕刻后得到第二圖案，其特征在于:所述第二圖案的底部邊緣具有復數個蝕刻部;所述蝕刻部的深度為所述第一圖案底座外接圓半徑的1/40?1/8，使得所述相鄰第二圖案底部邊緣任意位置處的距離均大于0.1微米，以利于后續外延層的生長。10.根據權利要求9所述的一種圖形化襯底，其特征在于:所述第二圖案的底部邊緣蝕刻部的數量多3。
【文檔編號】H01L21/02GK106067504SQ201610597887
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年7月27日
【發明人】尋飛林, 張家宏, 蔡吉明, 林兓兓, 李政鴻, 曾雙龍, 吳洪浩, 徐志軍, 李畢慶
【申請人】安徽三安光電有限公司