CN115172553A - 一种图形化衬底、制备方法和led外延片 - Google Patents

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CN115172553A CN202210944659.7A CN202210944659A CN115172553A CN 115172553 A CN115172553 A CN 115172553A CN 202210944659 A CN202210944659 A CN 202210944659A CN 115172553 A CN115172553 A CN 115172553A
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王子荣
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Abstract

本发明实施例公开了一种图形化衬底、制备方法和LED外延片。其中，图形化衬底包括：衬底，衬底属于六方晶系晶体，六方晶系晶体包括(11_23)晶面；其中，衬底表面上形成有多个凸起微结构，凸起微结构包括多个侧面，凸起微结构的至少一个侧面为(11_23)晶面。由于外延材料在(11_23)晶面的生长速度较慢，通过本发明实施例提供的技术方案，能够降低外延材料在凸起微结构侧面的生长速度，同时避免外延材料在凸起微结构侧面形成较多晶体颗粒，减少在c面生长的晶粒与侧面生长的晶粒在合并过程中形成的缺陷和应力，进而提高外延材料的生长质量，提升LED外延片的内量子效率。

Description

一种图形化衬底、制备方法和LED外延片
技术领域
本发明实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图形化衬底、制备方法和LED外延片。
背景技术
在半导体芯片的制造过程中，会在制备好的衬底上生长外延层，由于衬底和外延材料存在晶格适配和热膨胀系数适配问题，外延材料的内部具有很高的位错密度与内应力，从而降低内量子效率。
为了得到低位错密度、高晶体质量的外延层，现有技术中发展了图形化衬底技术。但现有图形化衬底的图形设计大都致力于增加外延层与衬底的接触面积，通过增加接触面积来提高外量子效率，或者降低衬底折射率提高全反射角，以此提高外量子效率。上述手段虽然有降低位错密度和内应力的作用，但效果相对较差，在图形化衬底的图形侧面仍然会生长与c面生长方向不同的大晶粒，在晶粒合并时还是会产生位错等缺陷和较大的内应力。
发明内容
基于上述现有技术的缺陷，本发明实施例提供了一种图形化衬底、制备方法和LED外延片，以减少外延层在图形化衬底上生长时的缺陷密度，进而提高LED外延片的内量子效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种图形化衬底，包括：
衬底；所述衬底属于六方晶系晶体，所述六方晶系晶体包括(11_23)晶面；
所述衬底表面上形成有多个凸起微结构，所述凸起微结构包括多个侧面，所述凸起微结构的至少一个侧面为所述
Figure BDA0003786603720000021
晶面。
第二方面，本发明实施例还提供了一种图形化衬底的制备方法，用于形成本发明第一方面所述的图形化衬底，所述制备方法包括：
提供衬底；所述衬底属于六方晶系晶体，所述六方晶系晶体包括
Figure BDA0003786603720000023
晶面；
在所述衬底表面上形成掩膜层；
对所述掩膜层进行图案化处理，形成掩膜图案；
基于所述掩膜图案，对所述衬底进行刻蚀，以在所述衬底表面上形成多个凸起微结构；所述凸起微结构包括多个侧面，所述凸起微结构的至少一个侧面为所述
Figure BDA0003786603720000022
晶面。
第三方面，本发明实施例还提供了一种LED外延片，包括本发明第一方面所述的图形化衬底，以及形成与所述图形化衬底上的外延层。
本发明实施例提供的图形化衬底包括：衬底，衬底属于六方晶系晶体，六方晶系晶体包括
Figure BDA0003786603720000024
晶面；其中，衬底表面上形成有多个凸起微结构，凸起微结构包括多个侧面，凸起微结构的至少一个侧面为
Figure BDA0003786603720000025
晶面。由于外延材料在
Figure BDA0003786603720000026
晶面的生长速度较慢，通过本发明实施例提供的技术方案，能够降低外延材料在凸起微结构侧面的生长速度，同时避免外延材料在凸起微结构侧面形成较多晶体颗粒，减少在c面生长的晶粒与侧面生长的晶粒在合并过程中形成的缺陷和应力，进而提高外延材料的生长质量，提升LED外延片的内量子效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种图形化衬底的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种凸起微结构的俯视图；
图3为立体蓝宝石结晶面示意图；
图4为俯视蓝宝石结晶面示意图；
图5～图7为本发明实施例提供的三种凸起微结构的结构示意图；
图8为蓝宝石的晶体结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种图形化衬底的制备方法的流程图；
图10为本发明实施例提供的一种图形化衬底的制备方法的示意图；
图11为本发明实施例提供的另一种图形化衬底的制备方法的流程图；
图12为本发明实施例提供的一种晶圆的结构示意图；
图13为本发明实施例提供的一种掩膜版的结构示意图；
图14为本发明实施例提供的另一种图形化衬底的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
目前应用较多的衬底材料主要包括蓝宝石衬底、硅衬底、氮化铝衬底、碳化硅衬底和氮化镓衬底等，其中蓝宝石衬底、氮化铝衬底、碳化硅衬底和氮化镓衬底均属六方晶系。蓝宝石、氮化铝、碳化硅和氮化镓的晶体结构均为六方纤锌矿结构或类六方纤锌矿结构。现有技术中，以晶体结构为六方纤锌矿结构的材料制备的图形化衬底，其图形化衬底上图形结构的侧面是以材料的r面即
Figure BDA0003786603720000031
Figure BDA0003786603720000041
晶面和n面即
Figure BDA0003786603720000042
晶面及其近似面交替包围而成。
在进行外延材料生长的过程中，外延材料(如氮化镓)会在图形化衬底的c面和图形结构的侧面同时形核生长，图形化衬底的c面即图形化衬底带有图形结构的一侧表面中裸露的部分表面。发明人研究发现，外延材料在图形结构的侧面沉积时，由于图形结构的侧面包括不同的衬底材料的不同晶面，会出现外延材料在图形结构的侧面的生长速度不同，当c面生长的晶粒与侧面形成的大颗粒进行合并时就会形成晶界，从而形成线位错和面位错等缺陷，同时还会因为生长方面的差异产生内应力，这会导致生长的外延层质量较低并且外延层内部的应力较大。
有鉴于此，发明人提出本申请中的技术方案。具体地，本发明实施例提供了一种图形化衬底，包括：
衬底；
衬底属于六方晶系晶体，六方晶系晶体包括
Figure BDA0003786603720000043
晶面；
衬底表面上形成有多个凸起微结构，凸起微结构包括多个侧面，凸起微结构的至少一个侧面为
Figure BDA0003786603720000044
晶面。
通过上述技术方案，由于外延材料在
Figure BDA0003786603720000045
晶面的生长速度较慢，能够降低外延材料在凸起微结构侧面的生长速度，同时避免外延材料在凸起微结构上形成较多晶体颗粒，减少在c面生长的晶粒与侧面生长的晶粒在合并过程中形成的缺陷和应力，进而提高外延材料的生长质量，提升LED外延片的内量子效率。
以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种图形化衬底的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种凸起微结构的俯视图，如图1和图2所示，该图形化衬底包括：衬底1；衬底1属于六方晶系晶体，六方晶系晶体包括
Figure BDA0003786603720000051
晶面；衬底1表面上形成有多个凸起微结构2，凸起微结构2包括多个侧面3，凸起微结构2的至少一个侧面3为
Figure BDA0003786603720000052
晶面。
具体地，如图1和图2中所示，图形化衬底包括衬底1，其中，衬底1属于六方晶系晶体，也即，形成衬底1的材料为六方晶。衬底可为上述蓝宝石衬底、氮化铝衬底、碳化硅衬底或氮化镓衬底中的任意一种，本发明实施例均以衬底1为蓝宝石衬底进行介绍，实际衬底1材料不限于此。
其中，根据上述内容可知，现有技术中，利用六方晶系晶体作为衬底材料时，图形化衬底的图形结构的侧面由包括r面即
Figure BDA0003786603720000053
晶面和n面即
Figure BDA0003786603720000054
晶面在内的多个晶面组成。为便于描述，以下以r面指代六方晶的
Figure BDA0003786603720000055
晶面、n面指代六方晶的
Figure BDA0003786603720000056
晶面。
继续参考图1和图2，本发明实施例中，衬底1的表面形成有多个凸起微结构2，凸起微结构2可通过对衬底表面进行刻蚀得到。也即是说，凸起微结构2与衬底1为一体结构。凸起微结构2包括多个侧面3，其中，凸起微结构2的至少一个侧面3为衬底1材料的n面。图3为立体蓝宝石结晶面示意图，图4为俯视蓝宝石结晶面示意图，图3中示出了蓝宝石的各个结晶面，本发明实施例中，则要控制凸起微结构2的至少一个侧面3为n面。图2中示出的凸起微结构2的所有侧面3均为n面，实际设置方式不限于此。本领域技术人员可以理解，图2和图3中
Figure BDA0003786603720000057
(0001)和
Figure BDA0003786603720000058
为蓝宝石材料的晶面指数，具体地，
Figure BDA0003786603720000061
表示n面的晶面指数；
Figure BDA0003786603720000062
表示r面的晶面指数；(0001)表示c面的晶面指数。
根据研究发现，r面的Al-悬挂键的比例可达50％左右，而n面Al-悬挂键的比例仅为18.75％左右。Al-悬挂键的存在有利于外延材料的成核及生长，因此外延材料在r面的生长速度较快且会在外延材料覆盖凸起微结构侧面的时间内形成大颗粒外延晶粒；而外延材料在n面的成核条件更少，外延材料的生长速度较慢且在外延材料覆盖凸起微结构侧面的时间内不易形成大颗粒外延晶粒。
因此，本发明实施例中，设置图形化衬底的各凸起微结构的至少一个侧面为衬底材料的n面，由此降低外延材料在凸起微结构侧面的生长速度，同时避免外延材料在凸起微结构侧面形成较多晶体颗粒，减少在c面生长的晶粒与侧面生长的晶粒在合并过程中形成的缺陷和应力，进而提高外延材料的生长质量，提升LED外延片的内量子效率。
上述图形化衬底可按以下流程制备：首先提供属六方晶系晶体的衬底，例如蓝宝石衬底，蓝宝石衬底包括n面；然后在衬底的表面形成掩膜层，进而对掩膜层进行图案化处理，以在衬底表面形成掩膜图案；再基于掩膜图案，对衬底进行刻蚀，以在衬底表面形成多个凸起微结构。
上述制备过程的具体实现方式可由本领域技术人员根据实际情况进行设置，本发明实施例对此不做限定。
示例性的，上述蓝宝石衬底可选用蓝宝石平片基板，掩膜层可为光刻胶层，可通过匀胶将光刻胶均匀涂覆于蓝宝石衬底表面。进一步地，可利用光刻曝光工艺对掩膜层进行图案化处理，在衬底表面形成掩膜图案，掩膜图案即多个光刻胶柱。
进一步地，再利用刻蚀工艺对衬底带有掩膜图案的衬底表面进行刻蚀，在衬底表面形成凸起微结构。需要注意的是，通过刻蚀工艺形成的凸起微结构的侧面应为衬底材料的n面。
其中，本发明实施例不限定刻蚀工艺的具体实施方式，本领域技术人员可根据实际需求进行选择，任意一种通过刻蚀工艺对衬底进行处理，进而在衬底表面制备侧面为n面的凸起微结构的方式均在本发明实施例保护的技术方案范围内。例如可通过干法刻蚀和/或湿法刻蚀等方法对衬底进行处理，但不限于此。
本发明实施例提供的图形化衬底包括：衬底，衬底属于六方晶系晶体，六方晶系晶体包括
Figure BDA0003786603720000073
晶面；其中，衬底表面上形成有多个凸起微结构，凸起微结构包括多个侧面，凸起微结构的至少一个侧面为
Figure BDA0003786603720000072
晶面。由此降低外延材料在凸起微结构侧面的生长速度，同时避免外延材料在凸起微结构侧面形成较多晶体颗粒，减少在c面生长的晶粒与侧面生长的晶粒在合并过程中形成的缺陷和应力，进而提高外延材料的生长质量，提升LED外延片的内量子效率。
可选的，在一些较佳的实施例中，可设置凸起微结构的所有侧面均为n面，进一步提升图形化衬底上生长的外延层的质量。图5～图7为本发明实施例提供的三种凸起微结构的结构示意图，参考图5～图7，本发明实施例中，凸起微结构2至少包括三棱锥凸起微结构、正六棱锥凸起微结构或六角星锥凸起微结构。
具体地，发明人研究发现，以c面为基础汇集到同一点的n面有6个，通过排列组合并去除重复的图形，剩下的图形结构至少包括4种，若凸起微结构的全部侧面均为n面，则凸起微结构至少包括三棱锥凸起微结构、正六棱锥凸起微结构或六角星锥凸起微结构。其中，图2和图5所示均为三棱锥凸起微结构2，图2为正三棱锥凸起微结构；图6为正六棱锥凸起微结构，图6中(a)图为立体结构示意图，(b)图为俯视图；图7为六角星锥凸起微结构，图7中(a)图为立体结构示意图，(b)图为俯视图。
可以理解的是，在形成上述凸起微结构时，当凸起微结构的具体图形形状不同时，凸起微结构的底面图形也是不同的，凸起微结构的底面图形即凸起微结构与衬底表面相接的各边组成的图形。例如凸起微结构为正三棱锥凸起微结构时，正三棱锥凸起微结构的底面图形应该为正三角形；凸起微结构为正六棱锥凸起微结构时，正六棱锥凸起微结构的底面图形应该为正六边形。因此，本发明实施例中，可凸起微结构的底面图形进行设计，以获得侧面为n面的凸起微结构。
示例性的，图8为蓝宝石的晶体结构示意图，可参考图2和图8，在一可能的实施例中，凸起微结构2的底面图形的任意一条边的延伸方向，与衬底1的
Figure BDA0003786603720000081
晶向之间的夹角θ1为30°。
具体地，参考图8，蓝宝石包括
Figure BDA0003786603720000082
晶向，
Figure BDA0003786603720000083
晶向与蓝宝石的c面平行，也即
Figure BDA0003786603720000084
晶向与衬底表面平行。发明人发现，为了实现凸起微结构2的侧面3为衬底1的n面，可控制凸起微结构2的底面图形的任意一条边的延伸方向与衬底1的
Figure BDA0003786603720000085
晶向之间呈30°夹角。图2中为凸起微结构2的俯视图，图2中所示图形外部轮廓形状即为凸起微结构2的底面图形。
当凸起微结构2为上述图2、图5～图8中的任意一种或多种时，若凸起微结构2的具体图形形状确定，并且凸起微结构2的底面图形的任意一条边的延伸方向与衬底1的
Figure BDA0003786603720000086
晶向之间呈30°夹角，则凸起微结构2的底面图形的各边的角度也可相应确定，此种设置方式下得到的即是侧面3全部为n面的凸起微结构2。
可选的，在可能的实施例中，凸起微结构的至少一个侧面的法线与衬底表面的法线的夹角为61.75°。
具体地，由图4所示蓝宝石结晶面可知，衬底的各个晶面与衬底表面即蓝宝石的c面的位置关系不同，则各晶面的法线与c面的法线之间的夹角不同。各晶面的法线也可以理解为各晶面的晶面指数延伸的方向。根据晶体学知识，衬底n面的法线与c面的法线之间的夹角θ2应为61.75°。因此，本发明实施例中，可设置凸起微结构的至少一个侧面的法线与衬底表面的法线之间的夹角呈61.75°，以实现凸起微结构的至少一个侧面为衬底的n面。若凸起微结构的侧面全部由n面组成，则可设置每个侧面的法线与衬底表面c面的法线的夹角均为61.75°。
可选的，六方晶系还包括(0001)晶面，相邻的凸起微结构2之间的衬底表面为(0001)晶面。(0001)晶面即为蓝宝石衬底的c面，也即图形化衬底表面上未设置凸起微结构2的部分，后续外延材料会在(0001)晶面上外延生长。
可选的，在一可能的实施例中，在衬底1表面，相邻凸起微结构2之间的最小距离d小于或等于0.2μm。
具体地，本发明实施例中，可设置图形化衬底表面上，相邻的凸起微结构2间的最小距离d小于或等于0.2μm，由此提高凸起微结构2在图形化衬底上的图形密度，进一步改善外延材料的生长效果。
基于同一构思，本发明实施例还提供了一种图形化衬底的制备方法，用于形成本发明任意实施例提供的图形化衬底，图9为本发明实施例提供的一种图形化衬底的制备方法的流程图，图10为本发明实施例提供的一种图形化衬底的制备方法的示意图，如图2、图9和图10所示，该制备方法包括：
S110、提供衬底。
参考图10的a)图，其中，衬底1的晶体结构属于六方晶系，六方晶系包括
Figure BDA0003786603720000101
晶面。衬底1可为蓝宝石衬底，蓝宝石衬底包括
Figure BDA0003786603720000102
晶面也即n面。
S120、在衬底表面上形成掩膜层。
参考图10的b)图，其中，掩膜层4可为光刻胶层，可通过匀胶将光刻胶均匀涂覆于蓝宝石衬底表面，形成掩膜层4。
S130、对掩膜层进行图案化处理，形成掩膜图案。
参考图10的c)图，进一步地，若掩膜层4为光刻胶层，则可利用光刻曝光工艺将掩膜版上的图形转移至衬底表面，在衬底表面形成掩膜图案5，掩膜图案即多个光刻胶柱。
S140、基于掩膜图案，对衬底进行刻蚀，以在衬底表面上形成多个凸起微结构。
参考图10的d)图，进一步地，利用刻蚀工艺对衬底1带有掩膜图案5的衬底表面进行刻蚀，在衬底表面形成多个凸起微结构2。其中，凸起微结构2包括多个侧面3，凸起微结构2的至少一个侧面3为
Figure BDA0003786603720000103
晶面。也即，通过刻蚀工艺形成的凸起微结构2的至少一个侧面3应为衬底1材料的n面。
通过设置图形化衬底表面的凸起微结构的至少一个侧面为衬底材料的
Figure BDA0003786603720000104
Figure BDA0003786603720000105
晶面，能够降低外延材料在凸起微结构侧面的生长速度，同时避免外延材料在凸起微结构侧面形成较多晶体颗粒，减少在c面生长的晶粒与侧面面生长的晶粒在合并过程中形成的缺陷和应力，进而提高外延材料的生长质量，提升LED外延片的内量子效率。
可选的，在一些可能的实施例中，凸起微结构至少包括三棱锥凸起微结构、正六棱锥凸起微结构或六角星锥凸起微结构。
其中，当凸起微结构的具体图形形状不同时，凸起微结构的底面图形也是不同的，例如凸起微结构为正三棱锥凸起微结构时，正三棱锥凸起微结构的底面图形应该为正三角形。本发明实施例中，可在S130之前，掩膜版上的图形进行设计，保证掩膜版上的图形与最终需要的凸起微结构的底面图形形状相同。
其中，对于如何通过刻蚀工艺使得凸起微结构的至少一个侧面为n面，本发明实施例不做限制，本领域技术人员可根据实际需求进行设置。例如，可通过调整掩膜层图案化处理的工艺参数(比如掩膜版上图形的形状)，或者调整刻蚀工艺中的刻蚀参数等，但不限于此。
可选的，在一个可能的实施例中，可对上述制备方法进行细化，具体可对上述S110进行细化，示例性的，提供衬底，可包括：提供晶圆，以晶圆为衬底，晶圆具有平边；在对掩膜层进行图案化处理，形成掩膜图案之前，还包括：提供掩膜版，掩膜版上设置有与凸起微结构的底面图形对应的掩膜图形；将掩膜版置于晶圆上方，并调节掩膜版以使掩膜图形在晶圆表面的垂直投影满足掩膜图形的任意一条边的延伸方向与晶圆的平边之间呈30°夹角；其中，平边的延伸方向和晶圆的
Figure BDA0003786603720000111
晶向均与晶圆表面平行，且平边的延伸方向和晶圆的
Figure BDA0003786603720000112
晶向之间的夹角为60°。
图11为本发明实施例提供的另一种图形化衬底的制备方法的流程图，图12为本发明实施例提供的一种晶圆的结构示意图，可结合参考图11和图12，该制备方法包括：
S210、提供晶圆，以晶圆为衬底，晶圆具有平边。
具体地，参考图12，本实施例中，可设置衬底为晶圆6，晶圆6包括平边7。根据平边7所在直线的方向可对晶圆6的晶向进行确定，本实施例中，可设置平边7所在直线的延伸方向与晶圆6的
Figure BDA0003786603720000122
晶向呈60°夹角，晶圆6的
Figure BDA0003786603720000123
晶向即为衬底材料的
Figure BDA0003786603720000121
晶向。
S220、在衬底表面上形成掩膜层。
S230、提供掩膜版，掩膜版上设置有与凸起微结构的底面图形对应的掩膜图形。
图13为本发明实施例提供的一种掩膜版的结构示意图，图14为本发明实施例提供的另一种图形化衬底的结构示意图，参考图13，提供掩膜版8，在掩膜板8上设置与凸起微结构的底面图形相对应的掩膜图形9，例如若凸起微结构的底面图形为正三角形，则掩膜版上的掩膜图形9也为正三角形；若凸起微结构的底面图形为正六边形，则掩膜版上的掩膜图形9也为正六边形；若凸起微结构的底面图形为六角星形，则掩膜版上的掩膜图形9也为六角星形。
S240、将掩膜版置于晶圆上方，并调节掩膜版以使掩膜图形在晶圆表面的垂直投影满足掩膜图形的任意一条边的延伸方向与晶圆的平边之间呈30°夹角。
继续参考图13和图14，晶圆6表面即为蓝宝石的c面，晶圆6的
Figure BDA0003786603720000124
晶向即为蓝宝石的
Figure BDA0003786603720000125
晶向，平边7的延伸方向以及晶圆6的
Figure BDA0003786603720000126
晶向均与蓝宝石的c面平行，并且平边7的延伸方向与晶圆6的
Figure BDA0003786603720000127
晶向呈60°夹角。由此可根据晶圆6的平边7的延伸方向确定蓝宝石的
Figure BDA0003786603720000128
晶向。
具体地，将掩膜版8置于晶圆6上方，以通过光刻曝光工艺将掩膜版8上的掩膜图形9转移至晶圆表面。由上述实施例中可知，为了实现凸起微结构的侧面为衬底的n面，可控制凸起微结构的底面图形的任意一条边的延伸方向与衬底的
Figure BDA0003786603720000131
晶向之间呈30°夹角。此步骤中，设置掩膜版8上的任意一条边的延伸方向与晶圆的平边7之间呈30°夹角，以保证最终形成的凸起微结构的底面图形的任意一条边的延伸方向与衬底的
Figure BDA0003786603720000132
晶向之间呈30°夹角。图14中所示图形化衬底上的凸起微结构为正六棱锥凸起微结构，如图14中所示，正六棱锥凸起微结构的底面图形正六边形中，未与平边7垂直的边均与平边7呈30°夹角，当然，在实际制备过程中，凸起微结构的排布方式不限于此，本领域技术人员可根据实际需求进行设置。
S250、对掩膜层进行图案化处理，形成掩膜图案。
可以理解的是，此时形成的掩膜图案即各光刻胶柱的底面图形与最终所需的凸起微结构的底面图形形状一致，大小不同，并且光刻胶柱的底面图形的任意一条边的延伸方向与晶圆6的平边7之间的夹角为30°。
S260、基于掩膜图案，对衬底进行刻蚀，以在衬底表面上形成多个凸起微结构。
其中，凸起微结构包括多个侧面，凸起微结构的至少一个侧面为
Figure BDA0003786603720000133
晶面。
上述步骤与上述实施例中相同，此处不再赘述。
可选的，在本发明又一个可能的实施例中，基于掩膜图案，对衬底进行刻蚀，以在衬底上形成多个凸起微结构，包括：基于掩膜图案，采用干法和/或湿法刻蚀方法，对衬底进行图案化处理，以在衬底表面上形成多个凸起微结构；凸起微结构的至少一个侧面的法线与衬底表面的法线的夹角为61.75°。
具体地，本实施例中，可基于掩膜图案，利用干法刻蚀和/或湿法刻蚀的方法，再次对衬底进行刻蚀。干法刻蚀是指利用等离子体在衬底表面发生物理和/或化学反应去除衬底表面的材料，湿法刻蚀是指利用化学试剂等以化学的方式去除衬底表面的材料。
通过干法刻蚀和/或湿法刻蚀在衬底表面形成多个凸起微结构，并通过调整干法刻蚀和/或湿法刻蚀过程的工艺参数使得凸起微结构的至少一个侧面的法线与衬底表面的法线的夹角为61.75°。
可选的，在一个可能的实施例中，基于掩膜图案，采用干法和/或湿法刻蚀方法，对衬底进行图案化处理，以在衬底表面上形成多个凸起微结构，包括：
基于掩膜图案，采用干法刻蚀方法，对衬底进行图案化处理，在衬底表面上形成多个基础凸起微结构；采用湿法刻蚀方法，对基础凸起微结构的至少一个侧面进行修饰，形成凸起微结构。
具体地，本发明实施例中，可先采用干法刻蚀方法对衬底表面进行刻蚀，以在衬底表面形成多个基础凸起微结构。基础凸起微结构的侧面法线与衬底表面法线的夹角接近61.75°，而后采用湿法刻蚀方法，对基础凸起微结构的至少一个侧面进行修饰，得到凸起微结构，经过湿法刻蚀的修饰后，凸起微结构的至少一个侧面的法线与衬底表面的夹角为61.75°。并且经过湿法刻蚀，能够使凸起微结构的棱角更加分明。
其中，本发明实施例不限定干法刻蚀和湿法刻蚀的具体刻蚀工艺参数，本领域技术人员可在实际制备过程中进行工艺参数的调整。在一示例性实施例中，湿法刻蚀的条件可以是使用硫酸：磷酸＝5:1的混合溶液，在260℃下进行刻蚀。
下面以一具体实施例，对上述干法刻蚀和湿法刻蚀过程进行介绍。其中，图形化衬底可参考图14中所示，正六棱锥凸起微结构的底面图形可为边长为1.4μm的正六边形。
具体地，首先在蓝宝石衬底表面旋涂一层2.6～2.7μm厚的光刻胶掩膜层，利用掩膜版对光刻胶掩膜层进行曝光，掩膜版上的图形其中边与蓝宝石衬底的平边方向呈30°夹角；曝光后经过显影，使用常规电感耦合等离子体(Inductive Coupled Plasma EmissionSpectrometer，ICP)干法刻蚀蓝宝石衬底，以将掩膜版上的图形转移至蓝宝石衬底表面，形成基础凸起微结构；随后通过控制工艺参数调试其选择比，将基础凸起微结构高度控制在2.2μm左右。由于光刻胶的特性，干法刻蚀后的基础凸起微结构接近所需要的侧面全n面的正六棱锥凸起微结构，但图形棱角并不明显，因此在干法刻蚀后可先用硫酸与双氧水的混合溶液对刻蚀后的图形化衬底进行清洗，然后将图形化衬底放入硫酸：磷酸为5：1的混合溶液中在260℃的条件下进行湿法腐蚀，此时由于不同晶面腐蚀速度差异，湿法刻蚀后可得到侧面由n面构成的正六棱锥凸起微结构。
本发明实施例还提供了一种LED外延片，包括本发明任意实施例提供的图形化衬底，以及形成于图形化衬底上的外延层。
对于本发明实施例提供的图形化衬底，对应的LED外延片上的外延层可以是GaN，AIGaN外延层等。本发明实施例提供的种LED外延片包括本发明任意实施例提供的图形化衬底的全部技术特征及相应有益效果，此处不再赘述。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (11)

1.一种图形化衬底，其特征在于，包括：
衬底；所述衬底属于六方晶系晶体，所述六方晶系晶体包括
Figure FDA0003786603710000011
晶面；
所述衬底表面上形成有多个凸起微结构，所述凸起微结构包括多个侧面，所述凸起微结构的至少一个侧面为所述
Figure FDA0003786603710000012
晶面。
2.根据权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，所述凸起微结构的底面图形的任意一条边的延伸方向，与所述衬底的
Figure FDA0003786603710000013
晶向之间的夹角为30°。
3.根据权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，所述凸起微结构的至少一个侧面的法线与所述衬底表面的法线的夹角为61.75°。
4.根据权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，所述六方晶系还包括(0001)晶面，相邻的所述凸起微结构之间的所述衬底表面为所述(0001)晶面。
5.根据权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，在所述衬底表面，相邻所述凸起微结构之间的最小距离小于或等于0.2μm。
6.根据权利要求1所述的图形化衬底，其特征在于，所述凸起微结构至少包括三棱锥凸起微结构、正六棱锥凸起微结构或六角星锥凸起微结构。
7.一种图形化衬底的制备方法，其特征在于，用于形成上述权利要求1～6任一所述的图形化衬底，所述制备方法包括：
提供衬底；所述衬底属于六方晶系晶体，所述六方晶系晶体包括
Figure FDA0003786603710000014
晶面；
在所述衬底表面上形成掩膜层；
对所述掩膜层进行图案化处理，形成掩膜图案；
基于所述掩膜图案，对所述衬底进行刻蚀，以在所述衬底表面上形成多个凸起微结构；所述凸起微结构包括多个侧面，所述凸起微结构的至少一个侧面为所述
Figure FDA0003786603710000015
晶面。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述提供衬底，包括：
提供晶圆，以所述晶圆为所述衬底，所述晶圆具有平边；
在所述对所述掩膜层进行图案化处理，形成掩膜图案之前，还包括：
提供掩膜版，所述掩膜版上设置有与所述凸起微结构的底面图形对应的掩膜图形；
将所述掩膜版置于所述晶圆上方，并调节所述掩膜版以使所述掩膜图形在所述晶圆表面的垂直投影满足所述掩膜图形的任意一条边的延伸方向与所述晶圆的平边之间呈30°夹角；其中，所述平边的延伸方向和所述晶圆的
Figure FDA0003786603710000021
晶向均与所述晶圆表面平行，且所述平边的延伸方向和所述晶圆的
Figure FDA0003786603710000022
晶向之间的夹角为60°。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述基于所述掩膜图案，对所述衬底进行刻蚀，以在所述衬底上形成多个凸起微结构，包括：
基于所述掩膜图案，采用干法和/或湿法刻蚀方法，对所述衬底进行图案化处理，以在所述衬底表面上形成多个凸起微结构；所述凸起微结构的至少一个侧面的法线与所述衬底表面的法线的夹角为61.75°。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，基于所述掩膜图案，采用干法和/或湿法刻蚀方法，对所述衬底进行图案化处理，以在所述衬底表面上形成多个凸起微结构，包括：
基于所述掩膜图案，采用干法刻蚀方法，对所述衬底进行图案化处理，在所述衬底表面上形成多个基础凸起微结构；
采用湿法刻蚀方法，对所述基础凸起微结构的至少一个侧面进行修饰，形成所述凸起微结构。
11.一种LED外延片，其特征在于，包括如权利要求1～6所述的图形化衬底，以及形成于所述图形化衬底上的外延层。
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