專利名稱：具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于LED制造エ藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及ー種具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底及其制造方法。
背景技術(shù)：
LED的結(jié)構(gòu)已趨于成熟和完善，但可用于GaN(氮化鎵)基LED的襯底材料卻寥寥無幾，可用于商業(yè)化的襯底材料更是少之甚少。目前，市面上通常采用藍(lán)寶石和碳化硅兩種襯底材料，其中藍(lán)寶石材料由于具有化學(xué)穩(wěn)定性好、生產(chǎn)技術(shù)相對成熟等優(yōu)勢而應(yīng)用最為廣泛，但用藍(lán)寶石材料作為GaN基LED的襯底也存在很多問題，首先藍(lán)寶石材料存在晶格失配和熱應(yīng)カ失配，所述的晶格失配和熱應(yīng)カ失配不僅會(huì)在外延材料中產(chǎn)生大量的缺陷，而 且還會(huì)給后續(xù)器件的加工增加額外的困難；其次藍(lán)寶石材料的導(dǎo)熱性能也不太好，而為了將LED芯片產(chǎn)生的熱量通過藍(lán)寶石襯底導(dǎo)出，通常需要將藍(lán)寶石襯底的厚度由400-500um減薄到IOOum以內(nèi)(當(dāng)然，對藍(lán)寶石襯底材料減薄的另ー個(gè)目的是為了后續(xù)切割的方便)，由于藍(lán)寶石襯底的硬度卻僅次于金剛石，這ー缺點(diǎn)無疑大大增加了減薄エ藝的時(shí)間成本和金錢成本；再有，近年來為了迎接LED發(fā)光亮度的挑戰(zhàn)，將LED的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大到通用照明領(lǐng)域，需要制作出各種各樣的圖形化的藍(lán)寶石襯底(Patterned Sapphire Substrate,PSS)或光子晶體，而要在較高硬度的藍(lán)寶石襯底上制作所述的PSS襯底或光子晶體，需要昂貴的設(shè)備，無疑増加了困難和成本，不僅如此，由于外延材料生長的要求，襯底圖形之間的間距不能太小，這就減少了散射或漫反射界面的面積，進(jìn)而限制了圖形化的藍(lán)寶石襯底徹底提高LED發(fā)光亮度作用的發(fā)揮。雖可以通過在PSS襯底的圖形表面增加納米粗化結(jié)構(gòu)來進(jìn)一步增加散射或漫反射界面的面積，從而更有效地提高LED的發(fā)光亮度，然而再做納米粗化結(jié)構(gòu)的エ藝較為復(fù)雜，且不夠成熟。銀酸鋰(Lithium Niobate,LiNb03)晶體是ー種通用型人工合成晶體,銀酸鋰晶體之所以受到廣泛的關(guān)注是因?yàn)樗悄壳叭藗兯l(fā)現(xiàn)的光子學(xué)性能最多、綜合指標(biāo)最好的晶體。與藍(lán)寶石相比，鈮酸鋰晶體的晶格結(jié)構(gòu)和熱膨脹系數(shù)與GaN外延材料的晶格結(jié)構(gòu)和熱膨脹系數(shù)更匹配，且其硬度既能滿足芯片加工過程中的エ藝窗ロ，又沒有藍(lán)寶石襯底的硬度那么高。因此，鈮酸鋰晶體作為LED的襯底，將會(huì)降低外延材料中的各種缺陷，也會(huì)降低后續(xù)器件加工的難度，同時(shí)還會(huì)降低減薄エ藝的時(shí)間成本和金錢成本。但是，鈮酸鋰晶體被用于制作集成電路中某些器件時(shí)，刻蝕速率比較低，且不易形成光滑的表面，其原因是人們通常采用氟基等離子體對鈮酸鋰晶體進(jìn)行刻蝕，在刻蝕過程中鈮酸鋰晶體的表面會(huì)形成一層氟化鋰顆粒，氟化鋰顆粒不但會(huì)阻礙氟基等離子體對鈮酸鋰晶體的進(jìn)ー步刻蝕，而且還會(huì)在鈮酸鋰晶體表面形成ー層粗糙的顆粒。因此，鈮酸鋰晶體被氟基等離子體刻蝕而在鈮酸鋰晶體的表面形成氟化鋰顆粒成為集成電路中的ー個(gè)缺陷。而在LED領(lǐng)域中，常常用粗化技術(shù)來提高LED的出光率。如果能克服氟基等離子體刻蝕鈮酸鋰晶體的速率比較低的問題，并且能利用被氟基等離子體刻蝕而不易形成光滑的鈮酸鋰晶體表面的現(xiàn)象制造鈮酸鋰襯底，將所述的不光滑的鈮酸鋰襯底作為LED的襯底用于LED領(lǐng)域卻是ー個(gè)優(yōu)點(diǎn)。但是，在實(shí)際的實(shí)施過程中仍然存在相當(dāng)大的壁壘，亟待引進(jìn)能有效改善上述缺陷的新方法，以解決氟基等離子體刻蝕鈮酸鋰晶體的速率比較低的同吋，合理的利用被氟基等離子體刻蝕而形成的表面不光滑的鈮酸鋰晶體作為LED襯底的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種具有 圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底及其制造方法，即可以克服氟基等離子體刻蝕鈮酸鋰晶體的速率比較低的問題，又可以解決被氟基等離子體刻蝕而形成的表面不光滑的鈮酸鋰晶體作為LED襯底的問題。為解決上述問題，本發(fā)明提出的ー種具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，所述鈮酸鋰襯底用于制備LED芯片，所述方法包括步驟I :提供一表面平坦的鈮酸鋰襯底，在所述鈮酸鋰襯底表面制作一掩膜圖形；步驟2 :以所述掩膜圖形為掩膜，采用氟基等離子體對掩膜圖形及所述鈮酸鋰襯底進(jìn)行同步刻蝕；步驟3 :采用氧等離子體對所述鈮酸鋰襯底進(jìn)行刻蝕，以清除形成在所述鈮酸鋰襯底上的氟化鋰顆粒；步驟4 :多次重復(fù)步驟2至步驟3，直至所述掩膜圖形全部消失；步驟5 :繼續(xù)采用氟基等離子體刻蝕所述鈮酸鋰襯底，在所述鈮酸鋰襯底表面形成氟化鋰顆粒，以形成具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底，所述圖形化結(jié)構(gòu)的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)。進(jìn)ー步的，所述鈮酸鋰襯底采用鈮酸鋰晶體制作而成。進(jìn)ー步的，在步驟5之后，所述圖形化結(jié)構(gòu)由圓錐形、多棱錐形、圓臺(tái)形、柱形或不規(guī)則圖形中的任何ー種或幾種的陣列排列形成。進(jìn)ー步的，所述掩膜圖形的材料為金屬或非金屬。進(jìn)ー步的，所述金屬為鎳或鉻中的任何ー種。進(jìn)ー步的，所述非金屬為ニ氧化硅，或?yàn)榈?，或?yàn)榈趸?，或?yàn)楣饪棠z。進(jìn)ー步的，所述掩模圖形的俯視截面由圓形、扇形、多邊形及不規(guī)則圖形中的任何一種或幾種的陣列排列形成。進(jìn)ー步的，所述氟基等離子體為由含氟元素的氣體輝光放電產(chǎn)生的高密度等離子體。進(jìn)ー步的，所述含氟元素的氣體為六氟化硫、三氟甲烷和四氟化碳中的任何ー種或多種。進(jìn)ー步的，所述氟基等離子體刻蝕采用的含氟元素的氣體為四氟化碳，四氟化碳的流量為40sccm-80sccm，電感耦合等離子體源功率為300瓦-600瓦，射頻功率為250瓦-350瓦，腔室壓カ為10豪托-30豪托，襯底溫度設(shè)定為0度-20度，刻蝕時(shí)間為3分鐘-5分鐘。進(jìn)ー步的，所述氧等離子體為由含氧元素的氣體輝光放電產(chǎn)生的高密度等離子體。進(jìn)ー步的，所述氧等離子體刻蝕采用的含氧元素的氣體為氧氣，氧氣的流量為20sccm-40sccm,電感耦合等離子體源功率為300瓦-600瓦，射頻功率為0瓦-100瓦，腔室壓カ為10豪托-20豪托，襯底溫度設(shè)定為0度-20度，刻蝕時(shí)間為30秒-50秒。為了解決上述問題，本發(fā)明還提供了ー種具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底，所述具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底用于制備LED芯片，所述鈮酸鋰襯底表面具有圖形化結(jié)構(gòu)，且所述圖形化結(jié)構(gòu)的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)。進(jìn)ー步的，所述圖形化結(jié)構(gòu)由圓錐形、多棱錐形、圓臺(tái)形、柱形或不規(guī)則圖形中的任何ー種或幾種的陣列排列形成。進(jìn)ー步的，所述鈮酸鋰襯底采用鈮酸鋰晶體制作而成。由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明與傳統(tǒng)制備圖形化的藍(lán)寶石襯底的エ藝相比，本發(fā)明公開的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底及其制造方法，具有以下方面的優(yōu)勢首先，在鈮酸鋰晶體材料選擇上，一是鈮酸鋰晶體材料的晶格結(jié)構(gòu)和熱膨脹系數(shù) 與GaN外延材料的晶格結(jié)構(gòu)和熱膨脹系數(shù)更為匹配，能夠降低外延材料中的缺陷密度，ニ是鈮酸鋰晶體的硬度比藍(lán)寶石低，可以降低減薄エ序的時(shí)間成本和金錢成本，三是采用鈮酸鋰晶體作為LED的襯底，可通過簡單的エ藝得到藍(lán)寶石襯底不容易得到的圖形表面粗化的圖形化襯底，在不給外延生長增加額外的困難的前提下，更有效地提高LED的發(fā)光亮度。其次，在制造方法上，容易使用氟基等離子體和氧等離子體交替循環(huán)刻蝕，解決了鈮酸鋰刻蝕速率低的問題，提高了生產(chǎn)效率，最后氟基等離子體刻蝕可自然地在鈮酸鋰襯底表面形成納米顆粒，而對鈮酸鋰襯底進(jìn)行表面粗化，無需特殊エ藝，節(jié)約了制作納米粗糙結(jié)構(gòu)所用的成本。并且，掩膜圖形可在刻蝕過程中逐漸消失，無需特殊的エ藝去除，也節(jié)約了大量的成本。最后，在提高LED發(fā)光亮度的效果上，當(dāng)將圖形化結(jié)構(gòu)的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底用于LED制造領(lǐng)域吋，由于用于散射或漫反射的界面面積的增加，可提高其出光率，因此，在提高LED的發(fā)光亮度方面有更大的發(fā)展空間。


圖I為本發(fā)明ー種具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法流程；圖2A至圖2H為本發(fā)明ー種具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實(shí)施例ー不規(guī)則圖形的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為實(shí)施例ニ不規(guī)則圖形的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為實(shí)施例三不規(guī)則圖形的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為實(shí)施例四不規(guī)則圖形的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。參見圖1，本發(fā)明所提供的ー種具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法流程為步驟I :提供一表面平坦的鈮酸鋰襯底，在所述鈮酸鋰襯底表面制作一掩膜圖形；步驟2 :以所述掩膜圖形為掩膜，采用氟基等離子體對掩膜圖形及所述鈮酸鋰襯底進(jìn)行同步刻蝕；步驟3 :采用氧等離子體對所述鈮酸鋰襯底進(jìn)行刻蝕，以清除形成在所述鈮酸鋰襯底上的氟化鋰顆粒；
步驟4 :多次重復(fù)步驟2至步驟3，直至所述掩膜圖形全部消失；步驟5 :繼續(xù)采用氟基等離子體刻蝕所述鈮酸鋰襯底，在所述鈮酸鋰襯底表面形成氟化鋰顆粒，以形成具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底，所述圖形化結(jié)構(gòu)的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)。下面以圖I所示的方法流程為例，結(jié)合附圖2A至2H，對ー種具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法的制作エ藝進(jìn)行詳細(xì)描述。步驟I :提供一表面平坦的鈮酸鋰襯底，在所述鈮酸鋰襯底表面制作一掩膜圖形。參見圖2A，首先，提供一表面平坦的鈮酸鋰襯底1，所述鈮酸鋰襯底I采用鈮酸鋰晶體制作而成。其次，在所述鈮酸鋰襯底I表面制作一掩膜圖形2。在所述鈮酸鋰襯底I表面制作所述掩膜圖形2的步驟包括采用蒸發(fā)或?yàn)R射或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣象沉積(PECVD)的方式，在所述鈮酸鋰襯底表面形成一掩膜層；利用光刻エ藝在所述掩膜層表面形成圖案化的光刻膠；以所述圖案化的光刻膠為掩膜，采用等離子刻蝕エ藝刻蝕所述掩膜層，以形成所述掩模圖形；去除所述圖案化的光刻膠。所述掩膜圖形2使用的材料可以為金屬，也可以為非金屬，所述金屬可以為鎳或鉻中的任何ー種，而所述非金屬可以為ニ氧化硅或氮化硅或氮氧化硅或光刻膠。所述掩模圖形2為周期性圖形的陣列，所述掩模圖形2的周期性圖形4的俯視截面可以為圓形、扇形、多邊形或不規(guī)則圖形中的任何ー種。優(yōu)選的，本發(fā)明實(shí)施例中所述掩膜圖形2使用的材料為光刻膠，所述的光刻膠的厚度為3um，通過光刻エ藝制作出所述掩膜圖形2，所述掩膜圖形2的俯視截面為圓形，其中，所述掩膜圖形2的底面直徑為lum-5um，優(yōu)選的，所述掩膜圖形2的底面直徑為2. 5um,所述掩模圖形2的周期性圖形4的間距Dl為2um-10um，優(yōu)選的，間距Dl為3um，形成如圖2A所示的具有掩膜圖形的鈮酸鋰襯底示意圖。由于鈮酸鋰晶體材料的晶格結(jié)構(gòu)和熱膨脹系數(shù)與GaN外延材料的晶格結(jié)構(gòu)和熱膨脹系數(shù)更為匹配，能夠降低外延材料中的缺陷密度，且鈮酸鋰晶體的硬度比藍(lán)寶石低，可以降低減薄エ序的時(shí)間成本和金錢成本；還有可通過簡單的エ藝得到藍(lán)寶石襯底不容易得到的圖形表面粗化的圖形化襯底，在不給外延生長增加額外的困難的前提下，選擇鈮酸鋰晶體材料作為制造LED襯底的材料，能更有效地提高LED的發(fā)光亮度。步驟2 :以所述掩膜圖形為掩膜，采用氟基等離子體對掩膜圖形及所述鈮酸鋰襯底進(jìn)行同步刻蝕。參見圖2B，以所述掩膜圖形2為掩膜，采用氟基等離子體刻蝕所述鈮酸鋰襯底1，同步刻蝕所述掩膜圖形2，經(jīng)過一次氟基等離子體刻蝕后，會(huì)在所述鈮酸鋰襯底I的表面上形成一層氟化鋰顆粒3，并且所述鈮酸鋰襯底I被部分刻蝕出一圓柱形6，所述氟化鋰顆粒3阻礙氟基等離子體對所述鈮酸鋰襯底I的進(jìn)ー步刻蝕，從而降低了所述鈮酸鋰襯底I的刻蝕速率。所述氟基等離子體是由含氟元素的氣體輝光放電產(chǎn)生的高密度等離子體，所述含氟元素的氣體可以是SF6(六氟化硫)、CHF3(三氟甲烷)和CF4(四氟化碳)中的任何ー種或多種。所述氟基等離子體刻蝕采用的含氟元素的氣體為CF4，CF4的流量為40sccm-80sccm, ICP-Power (電感稱合等離子體源功率)為 3OOw-6OOw (瓦),RF-Power (射頻功率)為250w-300w,腔室壓カ為15mtorr-30mtorr (豪托)，襯底溫度設(shè)定為O0C -200C (度)，刻蝕時(shí)間為3min-5min (分鐘)，優(yōu)選地，CF4的流量為60sccm, ICP-Power為500w，RF-Power為280w，腔室壓カ為15mtorr，襯底溫度設(shè)定為20°C，刻蝕時(shí)間為3min，形成如圖2B所示的經(jīng)氟基等離子體刻蝕后的鈮酸鋰襯底示意圖。步驟3 :采用氧等離子體對所述鈮酸鋰襯底進(jìn)行刻蝕，以清除形成在所述鈮酸鋰
參見圖2C，采用氧等離子體對形成有所述氟化鋰顆粒3的鈮酸鋰襯底I進(jìn)行刻蝕，可以清除所述鈮酸鋰襯底I表面沉積的氟化鋰顆粒3。所述氧等離子體是由氧氣輝光放電產(chǎn)生的高密度等離子體。所述氧等離子體刻蝕采用的含氧元素的氣體為氧氣(O2)，O2的流量為20sccm-40sccm，ICP-Power為300w_600w，RF-Power為Ow-lOOw，腔室壓カ為10mtorr-20mtorr，襯底溫度設(shè)定為(TC _20°C，刻蝕時(shí)間為 30sec_50sec(秒)，優(yōu)選的，O2 的流量為 30sccm, ICP-Power 為 500w, RF-Power 為 Ow,腔室壓カ為15mton■，襯底溫度設(shè)定為20°C，刻蝕時(shí)間為30sec，形成如圖2C所示的經(jīng)氧等離子體處理后的鈮酸鋰襯底示意圖。步驟4 :多次重復(fù)步驟2至步驟3，直至所述掩膜圖形全部消失。重復(fù)步驟2采用氟基等離子體刻蝕鈮酸鋰襯底1，并在被刻蝕的鈮酸鋰襯底表面形成氟化鋰顆粒3，所述的氟基等離子體刻蝕エ藝參數(shù)請參見步驟2，在此不再一一贅述；重復(fù)步驟3采用氧等離子體對形成有氟化鋰顆粒3的鈮酸鋰襯底進(jìn)行刻蝕，清除氟化鋰顆粒3，所述的氧等離子體刻蝕エ藝參數(shù)請參見步驟3，在此不再一一贅述。然后，繼續(xù)重復(fù)步驟2和步驟3對所述鈮酸鋰襯底進(jìn)行多次循環(huán)刻蝕，直至所述鈮酸鋰襯底I表面上的所述掩膜圖形2全部消失，形成如圖2F所示的鈮酸鋰襯底。其中，在步驟2至步驟4的整個(gè)刻蝕過程中，從剖面示意圖來看，所述掩膜圖形2的變化過程是所述掩膜圖形2由柱形變?yōu)樯喜糠?有倒角結(jié)構(gòu)而下部分5仍為柱形結(jié)構(gòu)(由圖2A變到圖2B、圖2C);所述掩膜圖形2再由上部分4為有倒角結(jié)構(gòu)變?yōu)殄F形結(jié)構(gòu)而下部分5仍為柱形(由圖2C變到圖2D);所述掩膜圖形2的上部分4為錐形結(jié)構(gòu)的底面直徑逐漸變小而導(dǎo)致所述掩膜圖形2的下部分5為柱形變?yōu)橛械菇墙Y(jié)構(gòu)(由圖2D變到圖2E)，隨后所述掩膜圖形2的上部分4為錐形結(jié)構(gòu)完全消失而下部分由倒角結(jié)構(gòu)變?yōu)殄F形結(jié)構(gòu)(由圖2E變到圖2F，圖2E為柱形掩膜圖形完全變成具有錐形掩膜圖形時(shí)的鈮酸鋰襯底示意圖)；所述掩膜圖形2的下部分5為錐形結(jié)構(gòu)的底面直徑逐漸變小，直至最后，所述掩膜圖形2完全消失(由圖2F變到圖2G)。隨著所述掩膜圖形2消失過程，所述鈮酸鋰襯底的圖形的變化過程和所述掩膜圖形的變化過程相似，由圓柱形6變成上部分有倒角圖形和下部分為圓柱形兩部分構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過中間變化過程，形成如圖2G所示的圖形。如圖2G所示的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底I。所述圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底表面所形成的結(jié)構(gòu)6’可以由圓錐形、多棱錐形、圓臺(tái)形、柱形或不規(guī)則圖形中的任何ー種或幾種陣列排列形成，所述結(jié)構(gòu)6’為周期性圖形的陣列，且相鄰結(jié)構(gòu)6’之間的間距D2為2um-10um,優(yōu)選的，間距D2為3um。其中，所述結(jié)構(gòu)6’可以如圖3所示的不規(guī)則圖形的陣列，圖3所示的不規(guī)則圖形為成階梯狀的多棱錐形；所述結(jié)構(gòu)6’也可以如圖4所示的不規(guī)則圖形的陣列，圖4所示的不規(guī)則圖形為成階梯狀的圓臺(tái)形；所述結(jié)構(gòu)6’還可以如圖5所示的不規(guī)則圖形的陣列，圖5所示的不規(guī)則圖形為沿豎直方向在規(guī)則的圓錐形的側(cè)面制作ー個(gè)以上的凹槽；所述結(jié)構(gòu)6’也還可以如圖6所示的不規(guī)則圖形的陣列，圖6所示的不規(guī)則圖形為沿豎直方向在規(guī)則的三棱錐形的側(cè)面制作ー個(gè)以上的凹槽。本發(fā)明雖然以圖3至圖6所示的實(shí)施例公開如上不規(guī)則圖形，但其并不是用來限定權(quán)利要求，因此，所述的不規(guī)則圖形可以根據(jù)實(shí)際エ藝需要進(jìn)行圖形的組合，以便取得較佳的結(jié)構(gòu)6’。 由于氟基等離子體和氧等離子體可在同一設(shè)備中產(chǎn)生，且比較容易實(shí)現(xiàn)，因此容易使用氟基等離子體和氧等離子體交替循環(huán)刻蝕，解決了鈮酸鋰刻蝕速率低的問題，提高了生產(chǎn)效率；并且，掩膜圖形可在刻蝕過程中逐漸消失，無需特殊的エ藝去除，也節(jié)約了大量的成本。步驟5 :繼續(xù)采用氟基等離子體刻蝕所述鈮酸鋰襯底，在所述鈮酸鋰襯底表面形成氟化鋰顆粒，以形成具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底，所述圖形化結(jié)構(gòu)的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)。參見圖2H，所述掩膜圖形2完全消失之后，繼續(xù)采用氟基等離子體對所述具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底進(jìn)行刻蝕，可自然地在所述具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底I表面形成氟化鋰顆粒，而對鈮酸鋰襯底進(jìn)行表面粗化，從而在所述圖形化結(jié)構(gòu)的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)。將形成具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底用于制作LED芯片時(shí)，可進(jìn)ー步増加散射或漫反射界面的面積，提高其出光率，從而更有效地提高LED的發(fā)光亮度，卻無需特殊エ藝，節(jié)約了制作納米粗糙結(jié)構(gòu)所用的成本。此處所述的氟基等離子體刻蝕エ藝參數(shù)請參見步驟2，在此不再一一贅述?；诒景l(fā)明提出的ー種具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，所述鈮酸鋰襯底表面具有圖形化結(jié)構(gòu)，且所述具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的表面為納米粗糙結(jié)構(gòu)。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用鈮酸鋰晶體制作所述鈮酸鋰襯底，由于鈮酸鋰晶體的硬度比藍(lán)寶石低，故可以通過簡單的エ藝對鈮酸鋰襯底進(jìn)行圖形化，并對其表面進(jìn)行粗化，可以降低減薄エ序的時(shí)間成本和金錢成本。此外，本發(fā)明還提出ー種具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底，以掩模圖形為掩膜刻蝕所述鈮酸鋰襯底，在全部刻蝕去除所述掩模圖形后再次進(jìn)行表面粗化過程后，在所述鈮酸鋰襯底表面形成圖形化結(jié)構(gòu)，所述圖形化結(jié)構(gòu)由圓錐形、多棱錐形、圓臺(tái)形、柱形或不規(guī)則圖形中的任何一種或幾種的陣列排列形成，且所述圖形化結(jié)構(gòu)的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步增加散射或漫反射界面的面積，提高其出光率，且更有效地提高LED的發(fā)光亮度，卻無需特殊エ藝，節(jié)約了制作納米粗糙結(jié)構(gòu)所用的成本。當(dāng)將具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底用于LED制造領(lǐng)域吋，由于散射或漫反射的界面面積的增加，可提高其出光率，因此，在提高LED的發(fā)光亮度方面有更大的發(fā)展空間。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范 圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.ー種具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，所述鈮酸鋰襯底用于制備LED芯片，其特征在于，所述方法包括 步驟I :提供一表面平坦的鈮酸鋰襯底，在所述鈮酸鋰襯底表面制作一掩膜圖形； 步驟2 :以所述掩膜圖形為掩膜，采用氟基等離子體對掩膜圖形及所述鈮酸鋰襯底進(jìn)行同步刻蝕； 步驟3 :采用氧等離子體對所述鈮酸鋰襯底進(jìn)行刻蝕，以清除形成在所述鈮酸鋰襯底上的氟化鋰顆粒； 步驟4 :多次重復(fù)步驟2至步驟3，直至所述掩膜圖形全部消失； 步驟5 :繼續(xù)采用氟基等離子體刻蝕所述鈮酸鋰襯底，在所述鈮酸鋰襯底表面形成氟化鋰顆粒，以形成具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底，所述圖形化結(jié)構(gòu)的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求I所述的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，其特征在于，所述鈮酸鋰襯底采用鈮酸鋰晶體制作而成。
3.如權(quán)利要求I所述的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，其特征在于，在步驟5之后，所述圖形化結(jié)構(gòu)由圓錐形、多棱錐形、圓臺(tái)形、柱形或不規(guī)則圖形中的任何ー種或幾種的陣列排列形成。
4.如權(quán)利要求I所述的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，其特征在于，所述掩膜圖形的材料為金屬或非金屬。
5.如權(quán)利要求4所述的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，其特征在于，所述金屬為鎳或鉻中的任何ー種。
6.如權(quán)利要求4所述的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，其特征在于，所述非金屬為ニ氧化硅，或?yàn)榈?，或?yàn)榈趸瑁驗(yàn)楣饪棠z。
7.如權(quán)利要求I所述的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，其特征在于，所述掩模圖形的俯視截面由圓形、扇形、多邊形及不規(guī)則圖形中的任何一種或幾種的陣列排列形成。
8.如權(quán)利要求I所述的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，其特征在于，所述氟基等離子體為由含氟元素的氣體輝光放電產(chǎn)生的高密度等離子體。
9.如權(quán)利要求8所述的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，其特征在于，所述含氟元素的氣體為六氟化硫、三氟甲烷和四氟化碳中的任何ー種或多種。
10.如權(quán)利要求9所述的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，其特征在于，所述氟基等離子體刻蝕采用的含氟元素的氣體為四氟化碳，四氟化碳的流量為40SCCm-80SCCm，電感耦合等離子體源功率為300瓦-600瓦，射頻功率為250瓦-350瓦，腔室壓カ為10豪托-30豪托，襯底溫度設(shè)定為0度-20度，刻蝕時(shí)間為3分鐘-5分鐘。
11.如權(quán)利要求I所述的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，其特征在于，所述氧等離子體為由含氧元素的氣體輝光放電產(chǎn)生的高密度等離子體。
12.如權(quán)利要求11所述的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，其特征在于，所述氧等離子體刻蝕采用的含氧元素的氣體為氧氣，氧氣的流量為20sccm-40sccm,電感f禹合等離子體源功率為300瓦-600瓦，射頻功率為0瓦-100瓦，腔室壓カ為10豪托-20豪托，襯底溫度設(shè)定為0度-20度，刻蝕時(shí)間為30秒-50秒。
13.ー種具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底，所述具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底用于制備LED芯片，其特征在于，所述具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底由如權(quán)利要求I至12中任ー項(xiàng)所述的制造方法制造形成，所述鈮酸鋰襯底表面具有圖形化結(jié)構(gòu)，且所述圖形化結(jié)構(gòu)的表面具有納米粗糖結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底，其特征在于，所述圖形化結(jié)構(gòu)由圓錐形、多棱錐形、圓臺(tái)形、柱形或不規(guī)則圖形中的任何一種或幾種的陣列排列形成。
15.如權(quán)利要求13所述的具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底，其特征在于，所述鈮酸鋰襯底采用鈮酸鋰晶體制作而成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底的制造方法，包括如下步驟步驟1在一表面平坦的鈮酸鋰襯底表面制作一掩膜圖形；步驟2以掩膜圖形為掩膜，采用氟基等離子體對掩膜圖形及鈮酸鋰襯底進(jìn)行同步刻蝕；步驟3采用氧等離子體對鈮酸鋰襯底進(jìn)行刻蝕以清除形成在鈮酸鋰襯底上的氟化鋰顆粒；步驟4多次重復(fù)步驟2至步驟3，直至掩膜圖形全部消失；步驟5繼續(xù)采用氟基等離子體刻蝕鈮酸鋰襯底，在鈮酸鋰襯底表面形成氟化鋰顆粒以形成具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底，圖形化結(jié)構(gòu)的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供一種具有圖形化結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰襯底，可降低外延材料中的缺陷密度和LED的生產(chǎn)成本，能更有效地提高LED的發(fā)光亮度。
文檔編號H01L33/00GK102738339SQ20121023077
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者丁海生, 張昊翔, 李東昇, 李超, 江忠永, 王洋, 馬新剛 申請人:杭州士蘭明芯科技有限公司