[发明专利]6英寸图形化蓝宝石衬底及制备方法和LED外延片

说明书

本申请提供了一种6英寸图形化蓝宝石衬底及制备方法和LED外延片，涉及LED技术领域，方法包括提供蓝宝石衬底；在蓝宝石衬底的表面涂覆一层光刻胶；对涂覆有光刻胶的蓝宝石衬底进行曝光、显影，形成图案化掩膜层，图案化掩膜层包括由分割道隔开的多个柱状光阻；将带有图案化掩膜层的蓝宝石衬底送入刻蚀机台反应腔体进行干法刻蚀，在蓝宝石衬底表面形成图案化结构，形成图案化蓝宝石衬底，图案化结构包括多个U型凹槽和多个三角锥状凸起结构，U型凹槽将三角锥状凸起结构分割为多个独立的图块单元，各图块单元内中分别包括多个三角锥状凸起结构。如此有利于提高磊晶质量及制程良率。

技术领域

本发明属于LED技术领域，具体涉及图形化蓝宝石衬底及制备方法和LED外延片。

背景技术

目前LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种固体照明，体积小、耗电量低使用寿命长高亮度、环保、坚固耐用等优点受到广大消费者认可，国内生产LED的规模也在逐步扩大；市场上对LED亮度和光效的需求与日俱增，客户关注的是LED更省电，亮度更高、光效更好，这就为LED外延生长提出了更高的要求；如何生长更好的外延片日益受到重视，因为外延层晶体质量的提高，LED器件的性能可以得到提升，LED的发光效率、寿命、抗老化能力、抗静电能力、稳定性会随着外延层晶体质量的提升而提升。

蓝宝石衬底是半导体照明行业使用最广的衬底材料，而蓝宝石衬底图形化技术是目前主流的提高半导体照明器件出光效率、改善磊晶结晶质量的方法。随着行业制造技术的不断进步、规模制造成本不断降低的客观要求这两大动力的推动，蓝宝石衬底的尺寸规格由早期的2英寸逐步过渡到4、6英寸。目前，图形化衬底规模化生产的规格主流为4英寸，部分产能为6英寸。小尺寸转大尺寸制程的技术开发过程中，高质量的外延生长是需攻克的技术关键点。

目前实现过规模化生产的蓝宝石图形化衬底方案，其微结构示意图形均为单一图案，这些衬底图案化处理方案在2-4英寸LED制程节点发挥了不错了的效果，但是随着衬底尺寸的增大，外延生长的工艺难度增大，对设备、对材料有更高的要求。因此，针对6英寸衬底的外延生长，设计一种新的衬底图案化方案十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了6英寸图形化蓝宝石衬底及制备方法和LED外延片，有助于提高6英寸衬底在晶体生长及加工过程中的应力窗口，改善翘曲变化幅度，能够提高磊晶质量及制程良率。

第一方面，本发明提供了一种6英寸图形化蓝宝石衬底的制备方法，其特征在于，包括：

提供蓝宝石衬底；

在蓝宝石衬底的表面涂覆一层光刻胶，所述光刻胶的厚度为1μm≤D0≤3μm；

对涂覆有所述光刻胶的蓝宝石衬底进行曝光、显影，形成图案化掩膜层，所述图案化掩膜层包括由分割道隔开的多个柱状光阻；

将带有图案化掩膜层的蓝宝石衬底送入刻蚀机台反应腔体，使用三氯化硼、三氟甲烷和氧气对所述图案化掩膜层进行干法刻蚀，在所述蓝宝石衬底表面形成图案化结构，形成图案化蓝宝石衬底，所述图案化结构包括多个U型凹槽和多个三角锥状凸起结构，所述U型凹槽将所述三角锥状凸起结构分割为多个独立的图块单元，各所述图块单元内中分别包括多个所述三角锥状凸起结构；其中，所述反应腔体中的上射频功率为1000W≤W1≤1700W，下射频功率为300W≤W2≤800W，反应腔体压力为1MT≤P≤4MT，气体流量为20％≤K≤90％。

可选地，其中：在将带有图案化掩膜层的蓝宝石衬底送入刻蚀机台反应腔体，使用三氯化硼、三氟甲烷和氧气对所述图案化掩膜层进行干法刻蚀之后，还包括：将所述图案化蓝宝石衬底进行清洗。

可选地，其中：所述柱状光阻的直径为1.8μm≤D1≤2.3μm；所述分割道的宽度为0.5μm≤D2≤3μm。

可选地，其中：所述U型凹槽的深度为1.5μm≤D3≤3μm，所述U型凹槽的宽度为2μm≤D4≤5μm。