TW201000697A - Etching process for sapphire substrate and patterned sapphire substrate - Google Patents

Description

201000697 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種針對藍寶石(sapphire)基板之钱刻方法 及圖案化藍寶石基板。本發明利用化學濕式蝕刻方式將藍寶 石基板蝕刻出特定圖形，並利用多次蝕刻來控制藍寶石基& 已圖案化之後的晶面角度。 ' 【先前技術】 現今半導體發光元件(例如，發光二極體)的應用領域已 甚為廣泛，例如手機螢幕背光模組及照明系統等，皆見到 =發光元件被廣泛地細。為了讓半導體發光元件律 地確保較鬲的功能可靠性以及較低的能源消耗， 須要求其本身的外部量子崎= 内半導體發光元件的外部量子效率與其本身的 内邛缺陷(例如，差排)密度變Α，將會降 牛= 的内部量子效率及光取出解。 找料體發先兀件 為提昇半導體發光元件的外部量子效率，呈 化ίίΐί基板已被揭露並用於製造半賴發光元；:圖ί 降低= 藉:口， 層於圖案化身疋半導體材料 。茱化表面之藍寳石基板上磊晶後仍會產生不少内： 6 201000697 晶之半 f式差排），並且直接影響到半導體_光元养 導體材料層，其品質仍基板上蟲 板，=決ίί^ί主觸在於提供—嶋化藍寳石基 【發明内容】 本發明之一範疇在於提供一石丨 法。該藍寶石基板具有結衫料(ϋϋΐ钱刻方 根據本發明之一具體實施例，該方 —蝕刻阻抗層(etchin㈣sistant i 成 上，致使«减板之上絲紐之上表面 接著，於第一蝕刻條件下，該方法 該外露的部份區域，致使複數個 if—钱刻液綱 —角錐結構具有一方向為（10Τ2)之第一 έ士曰 :向為(〇112)之第二結晶面以及-方向 結士表ΐ亡:其中，複數個平頂的三角錐 '結晶面 仙於第二烟條件下，該方法藉由第二㈣液再声 該 每二域’致使複數個平頂的三角錐結構中： 方木欲二角錐、、、口構白形成一個完整的三角錐結構。最後 法移除该蝕刻阻抗層以形成圖案化藍寶石基板。 本發明之另—範脅在於提供—種圖魏藍寶石基板。 -曰ίΐίίΐ,另—具體實施例，藍f石基板之上表面之 、-、口曰日方向為（0001 )，並且複數個完整的三角錐結構自藍寶石 201000697 基板之上表面突出。其中，該等完整 曰曰面 ()之弟二結晶面以及-方向為(了102)之第三 向為 精神可崎㈣下的翻詳述及 附圖式得到進一步的瞭解 【實施方式】 所 請麥閱圖一 Α至圖一 F。圖一 A 总 =明之一具體實施例二⑤基=;: 學溶液 本 圖 曰曰 f寶石為六方體(hexag〇nal)的結構，而且不… 對監賃石各種特定晶面的蝕刻速率也不同。藉由此二β 發明將利祕學濕式侧枝將藍f减板1()綱^丄 :条；利用多次蝕刻來控制藍寶石基板10已圖案化之： 石美’翁法首先製備—藍寳石基板1G。誌寶 石基板10具有結晶方向為（0001)之—上表面1〇 :貝 該方法首先製備一 C-平面藍寳石基板10。 、D之， 一 ’如圖一 B所示，該方法形成一侧阻抗層 S、H1G之上表面⑽上。於此實施例中，飿刻ί 層12可以藉由一化學氣相沉 ySputtaing)製程形成於藍寶石基板1〇之上表面ι〇1上歲鍍 後，δ亥方法披覆(coating) 一層光阻於钱刻阻抗層u = :上該方法進行一黃光微影製程，以將光罩的圖形轉移至= 201000697 缓衝c所示’财絲行—射㈣程，使用具 I阻抗層12，致使藍寶石基㈣之上表面 該寳石外露。然後’在超音波震盪器中，該方法將 貝石基板10浸泡於丙酮溶液以去除光阻。 由第1 D所不’於―第―1虫刻條件下，該方法藉 角該外露的部份區域’致使複數個平頂的三 2錐(py咖ld)結構搬形成於藍寳石基板1G之上表面⑽ 液。需、、主it知例中’第一姓刻液為疏酸及鱗酸之一混合 卜5 夜申之硫酸及磷酸之一比例可以介於 配製成混合液;^卜例酸及磷酸之比例大致上為3以

至35(TC内之第―if—爛條件包含溫度範圍從15(TC 於30〇°c之第一飪刿、= 盈度。於此實施例中，第一蝕刻液係 L之弟蝕刻溫度下進行蝕刻。 會受虫刻之下’有钱刻阻抗層12的地方並不 二面藍寶石基板 覆蓋:域的周圍留下三個不‘ϊί之層12所 構ι〇=會形in餘刻之後’複數個平了員的三角錐結 三角錐結構=皿中7板ι〇之上表面觸上。其中，該等 ⑽2)之第一姓曰中面之母—個三角錐結構搬*有—方向為 方向為amGU二方向為_2)之第二結晶面以及-斜的平面。 、’°aa面。此二個結晶面即上述的三個傾 201000697 之後，如圖一p - 第二蝕刻液再声為^所不，於第二蝕刻條件下，該方法藉由 三角錐結構10;中^^的1份區域，致使複數個平頂的 角錐結構104。 母—個二角錐結構皆形成一個完整的三 液，Ϊ且比飿刻液為磷酸與硫酸之-混合 硫酸之比例大致上為：；,於1。於此實施例中，磷酸與 件包含溫二此外，第二侧條 施例中 刻0 ，第二蝕刻液係在3〇〇〇c之第 、、，主35〇C内之弟二蝕刻溫度。於此實 —韻刻溫度下進行钱 利用第二蝕刻液對誌窨 較慢，故經過第二钱刻液钱刻H 10之C-平面的_速度 102會成型為完整的三角 堯結構 :完整的」三角錐結構係相對於而^的此處所謂 有些㈣，仍屬於弟二==後形成的三角錐結構 1〇4。 月所疋義之完整的三角錐結構 敢Y复’如圖一F所+ ί. _ 形成之後，該方法移除钱刻阻抗三角錐結構104 之圖案化藍寳石基板1〇。 θ Μ元成具有三角錐結構 請參閱圖二Α及圖二Β。圖_ 發=之圖案化藍寳石基板所拍攝^實圖二β係針對根據本 石基板之三角錐結構係藉由岁^圖片。圖二Α令藍寳 與水平面的央角約為31蝕刻而形成，其斜面 ，藉由延長第二韻刻液;=寶石基板之三角錐結 液之侧向Μ刻的速度較縱向偏^間，形成。由於第二餘刻 刻之後，三聽之斜面的角度可獲得間的飯 工市J。圖二；Β中所示之 10 201000697 二角錐之斜面與水平面的夹角由原來的31。變為η。。 元件^基咖於歸導體光電 :有效崎低發光二極體於蟲晶時之内部缺‘ 效率轉)讀，以提高發光二極體_部量子效率及光取出 之圖本發明之另-具體實施例 2〇之mm2之特徵在於藍寶石基板2之上表面 自誌窗石H、 ’並且複數個完整的三肖錐結構200 竑2::上表面20突出。其中，該等完整的三角錐 处曰而中之母一個三角錐結構具有一方向為（10了2)之第一 :二::向為_2)之第二結晶面以及-方向為_) 其中，該等完整的三角錐結構2 制 itr，藉由—第一 _液侧藍寶石基板2之上表面一 2ι 士=^域，藍寶石基板2之上表面2g形成數個平頂的 ，接著再於一第二製程條件下，藉由—第 該f份區域’致使該複數個平頂的三角錐結構形 成该禝數個完整的三角錐結構2〇〇。 g。稱办 溫 體貫施例中，第一蝕刻液為硫酸及磷酸之一混人 :並且第一钱刻液為填酸的比例較高之酸液。需注音的 二’第一姓刻液中之硫酸及磷酸之一比例可以介^^:之 曰，並且第一钱刻液中磷酸與硫酸之比例大於1。此 二_彳條件包含溫度範圍從丨刈它至35〇〇c内之第一蝕刻 X，第一製程條件包含溫度範圍從15〇°c至35〇。(3内之一第 11 201000697 名虫刻溫度。 蝕刻出特定圖形刻方式將藍寳石基板 來控制藍寳石基板已二，，並利用多次餘刻 案化藍寳石基板在應用於：:根據本 體光電元件之㈣品質， 月揭= 變mr排，明所“ ίΐϊι^ϊίίί的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改 201000697 【圖式簡單說明】 圖—A至圖一 p係繪示 例之針對藍寳石基板之飿刻方、根據本發明之—具體實施 J古之截面視圖。 圖二A及圖二B係針對耜姑丄. 所拍攝之實驗圖片。 很據本發明之圖案化藍寶石基板 圖二係纟會示根據本發明之另 石基板之截面視圖。 【主要元件符號說明】 —具體實施例之圖案化藍寳 10 :藍寶石基板 100 .上表面 104 :完整的三角錐結構 2:圖案化藍寶石基板 20 .上表面 12 :蝕刻阻抗層 102 :平頂的三角錐結構 200 ·完整的三角錐結構 13

Claims (1)

1. 201000697 2、 3 4、 5、 十、申請專利範圍： 确之她 部:區外露的 寳石基板之該上声而μ =：：角錐結構形成於該藍 結構中之每—個三义角’盖且中该複數個平頂的三角錐 結晶面、—方向^^、、、°構具有—方向為⑽2)之第-σ則之第三結晶面;112)之弟二結晶面以及-方向為 於藉由1二钱刻液再度韻刻該外 及 角錐、、、°構皆形成一個完整的三角錐結構；以 移除該餘刻阻抗層。 述之方法，其中該第，液為碳 方法，其中該混合液中之錢 第=_包 酸與硫酸之—混合液， 如申請專利範㈣5項所述之方法，其中該第二_條件包 晶 14 6、 201000697 含溫度範圍從150t：至3贼内之一第二侧溫度。 7 層係由 、如申睛專利範圍第1項所述之方法，豆中 氧化石夕所形成。 ，、中雜刻阻抗 8、 如申請專利範圍第7項所述之方法’苴 St相沉積製程或-濺錢製程“ 9、 化藍寶石基板，其特徵在於該 ΐ；；；；^(οοοι) 5 -個三角錐結構具有一方向為⑽ 3,面口構中2 為(_之第二結晶面以及一方向為‘之方向 10、如^專利範圍第9項所述之圖案化藍寶石基板， 二角錐結構之形成係於—第—製程條件下，藉由」第一j 該藍寶石基板之該上表面上之部份區__藍寶^ 亡板之该上表面形成數個平頂的三角錐結構，接著再於— ίίϊΐΓ下’藉由一第二爛液再度钱刻該部份區域，致 ^亥複數辦綱三角錐結_成賴數個完整的三角錐結 1 再0 11、 如申請專利範圍第10項所述之圖案化藍寶石基板，其中該 一蝕刻液為硫酸及磷酸之一混合液。 八 W乐 12、 如申請專利範圍第u項所述之圖案化藍寶石基板，其中該混 合液中之硫酸及磷酸之一比例介於卜5之間。 八 13、 如申請專利範圍第η項所述之圖案化藍寶石基板，其中該 一製程條件包含溫度範圍從150°C至350Χ：内之一第二飿g溫 度。 / /JKL 15 201000697 14、 15、如申請專娜圍第14顧述之醜化藍寶石基板，其中該第 二製程條件包含溫度範圍從15〇。(：至35〇aC内之一第二餘刻浪 度。 X恤 16