[发明专利]一种图形化蓝宝石复合衬底结构及其制备方法

说明书

本发明涉及了一种图形化蓝宝石复合衬底结构及其制备方法，制备方法包括：步骤A：采用沉积工艺，在蓝宝石基底表面进行镀膜、形成复合膜层；其中，复合膜层包括氧化硅膜层、氮化硅膜层以及氮氧化硅膜层中的至少两种；蓝宝石基底与复合膜层构成镀膜基片；步骤B：在镀膜基片的表面涂布压印胶；步骤C：采用纳米压印工艺、通过蓝宝石衬底模板对压印胶进行压印，将其衬底图形结构转移至镀膜基片上、形成压印掩膜结构；步骤D：对带有压印掩膜结构的镀膜基片进行刻蚀、加工形成图形化蓝宝石复合衬底结构。通过上述设置，可解决目前图形化蓝宝石衬底结构材料和图形结构单一导致LED器件出光效率、光提取效率无法进一步提升的问题。

技术领域

本发明涉及蓝宝石衬底加工技术领域，具体涉及一种图形化蓝宝石复合衬底结构及其制备方法。

背景技术

图形化蓝宝石衬底(Patterned Sapphire Substrate，PSS)，也就是在平面蓝宝石衬底材料上生成干刻用掩膜，并用标准的光刻工艺制作出图形，再利用ICP刻蚀技术刻蚀蓝宝石、并去掉掩膜，最终在平面蓝宝石上形成既定的图形化蓝宝石衬底，在其上生长GaN材料、使GaN材料的纵向外延变为横向外延。

一方面可以有效减少GaN外延材料的位错密度，从而减小有源区的非辐射复合，减小反向漏电流，提高LED的寿命；另一方面有源区发出的光，经GaN和蓝宝石衬底界面的多次散射，改变了全反射光的出射角，增加了倒装LED的光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提高了光的提取效率。

因此，利用PSS技术可使LED的出射光亮度相比于传统的LED大大提高，同时反向漏电流减小，LED的寿命也得到了延长。

随着LED领域工艺技术的发展、以及整个LED行业的壮大，许多厂家均在使用PSS技术，以提高LED器件的出光效率，行业内对于GaN基(LED外延层)LED器件PSS衬底的研究也逐渐增多，目前行业内大多使用的PSS衬底，在衬底材料上均使用蓝宝石基材且结构单一，在衬底材料和图形化上均使用相同材质。

可见，现今行业内，现有的PSS技术，对LED器件的出光效率处于稳定阶段，无法在亮度上达到质的改变，随着LED产业应用的不断扩大，LED器件的光提取效率未来已无法满足市场需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种图形化蓝宝石复合衬底结构及其制备方法，所述制备方法用来解决目前图形化蓝宝石衬底结构材料和图形结构单一导致LED器件出光效率、光提取效率无法进一步提升的问题。

为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种图形化蓝宝石复合衬底结构的制备方法，包括：

步骤A：采用沉积工艺，在蓝宝石基底表面进行镀膜、形成复合膜层；其中，所述复合膜层包括以下至少两种膜层：氧化硅膜层、氮化硅膜层以及氮氧化硅膜层；所述蓝宝石基底与所述复合膜层构成镀膜基片；

步骤B：在所述镀膜基片的表面涂布压印胶；

步骤C：采用纳米压印工艺、通过蓝宝石衬底模板对所述压印胶进行压印，将所述蓝宝石衬底模板上的衬底图形结构转移至所述镀膜基片上、形成压印掩膜结构；

步骤D：对带有所述压印掩膜结构的所述镀膜基片进行刻蚀、加工形成图形化蓝宝石复合衬底结构。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述复合膜层包括二氧化硅膜层和氮化硅膜层。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤A中，“采用沉积工艺，在蓝宝石基底表面进行镀膜、形成复合膜层”具体包括：

步骤A1：通过PECVD设备在所述蓝宝石基底表面依次进行沉积镀膜，分别形成所述二氧化硅膜层、所述氮化硅膜层。

作为本发明一实施方式的进一步改进，步骤A1中，“进行沉积镀膜，形成所述二氧化硅膜层”具体包括：