具有周期結構的藍寶石基板的製作方法

2023-06-20 21:02:36 4

專利名稱：具有周期結構的藍寶石基板的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種具有周期結構的藍寶石基板，尤指一種以納米球製作的具有周 期結構的藍寶石基板，並可適用於發光二極體(LED)的具有周期結構的藍寶石基板。
背景技術：
圖1是已知的發光二極體的示意圖，此已知的發光二極體是配合一外部迴路(圖 中未示)，以將來自外界環境的電能轉換為光能輸出。此發光二極體包括一基板10、一位於 此基板10的表面的緩衝層131、一位於緩衝層131的表面的第一半導體層13、一位於此第 一半導體層13的表面的發光層14、一位於此發光層14的表面的第二半導體層15、一電連 接於此第一半導體層13的第一電接觸部16以及一電連接於此第二半導體層15的第二電 接觸部17。以藍光LED為例，可使用藍寶石基板做為基板10的材料。若採取覆晶封裝法製備 藍光LED，當光線由發光層14產生並穿過基板10時，因藍寶石基板平坦的出光面，會造成 部份光全反射，而降低外部量子效率。因此，目前是將藍寶石基板的出光面進行粗糙化處理 (即圖案化藍寶石基板表面)，以破壞全反射角使光萃取率增加。此外，氮化鎵(GaN)是為一種能有效產生藍光的半導體材料。然而，當將GaN形成 於基板10 (藍寶石基板)表面以做為緩衝層131的材料時，由於GaN與藍寶石的晶格常數 不匹配，故GaN成長時將產生過多的外延缺陷，降低發光效率並增加漏電機會。為解決GaN 與藍寶石基板晶格常數不匹配的問題，可將藍寶石基板進行圖案化工藝。經圖案化的藍寶 石基板其刻蝕面比平滑表面更近似GaN的晶格常數，故當將GaN形成圖案化的藍寶石基板 表面時，可長成較佳品質的外延，也因此可使LED具有更高的操作功率。目前，是採用黃光光刻工藝製作刻蝕屏蔽，並進行幹法刻蝕或溼法刻蝕，以圖案化 藍寶石基板表面。其中，如圖2A至圖2F所示。首先，如圖2A所示，提供一基板10;而後於 基板10表面101形成一光刻膠層11，如圖2B所示。接著，於光刻膠層11上覆蓋一掩膜12， 並進行曝光以圖案化光刻膠層11，如圖2C所示。經顯影並移除掩膜12後，可得一圖案化 的光刻膠層11，如圖2D所示。而後，以圖案化的光刻膠層11做為一刻蝕屏蔽，利用反應性 離子氣體刻蝕基板10，以形成多個微凹穴102，如圖2E所示。接著，移除圖案化的光刻膠層 11(刻蝕屏蔽)後，可得一圖案化的基板10，如圖2F所示。其中，此圖案化的基板10其表 面101具有以多個微凹穴102所排列形成的周期性結構。然而，以上述幹法刻蝕雖可製造出圖形整齊且均勻的具周期性結構的基板，然此 方法的缺點為因進行黃光光刻工藝，故成本高且產速低；若要形成納米級周期性結構，則 所採用次微米掩膜昂貴，且如要500nm以下的圖形則成本更加提高；反應離子氣體刻蝕機 臺昂貴且工藝緩慢；易損傷基板；且刻蝕面非自然晶格面。為解決幹法刻蝕的問題，目前發展出溼法刻蝕形成具有周期性結構的基板，如圖 3A至圖3F所示。其中，以溼法刻蝕成具有周期性結構基板的方法，是與幹法刻蝕相似，除了 以緩衝刻蝕液刻蝕基板。首先，如圖3A所示，提供一基板10。接著，於基板10表面沉積一玻璃層18，再於玻璃層18表面塗布一光刻膠層11，如圖3B所示。而後，將掩膜12置於光 刻膠層11表面定位後，經曝光後可形成圖案化的光刻膠層11，如圖3C所示。於移除掩膜 12並將圖案化的光刻膠層11顯影后，再以圖案化的光刻膠層11做為一刻蝕屏蔽，以一緩 衝刻蝕液刻蝕玻璃層18，如圖3D所示。接著，以圖案化的玻璃層18作為刻蝕基板10的屏 蔽，以一緩衝刻蝕液刻蝕基板10，而於基板10表面形成多個微凹穴102，如圖3E所示。最 後，移除圖案化的光刻膠層11與玻璃層18 (刻蝕屏蔽)後，可得一圖案化的基板10，如圖 3F所示。其中，此圖案化的基板10其表面101具有以多個微凹穴102所排列形成的周期性 結構。值得注意的是，以溼法刻蝕圖案化基板10所形成的微凹穴102，其形狀是為倒角錐。雖然以溼法刻蝕圖案化基板可避免基板受到損傷且刻蝕面為自然晶格面；然而， 進行溼法刻蝕時若參數控制不當，會造成周期性結構的均勻性較差。同時因上述的製作過 程中仍需進行光刻工藝，故仍面臨成本高且產速低等問題。因此，必須發展出一種圖案化的藍寶石基板，以使藍寶石基板表面與GaN的晶格 常數相近，且達到避免全反射情形產生的目的。雖然目前已可使用黃光光刻工藝搭配刻蝕 法圖案化藍寶石基板，但上述方法仍存在有成本高且產速低等缺點，而導致藍光LED的成 本大幅提升。因此，目前亟需發展出一種可快速生產且成本低的藍寶石基板，以達到LED亮 度增進的效果。

發明內容
本發明的主要目的是在提供一種具有周期結構的藍寶石基板，能與GaN晶格常數 匹配並達到提升LED亮度的效果。為達成上述目的，本發明是提供一種具有周期結構的藍寶石基板，包括一藍寶石 基板；以及至少一周期結構，是位於藍寶石基板的表面並具有多個微凹穴。其中，多個微凹 穴是呈陣列狀排列，多個微凹穴的形狀是為一倒角錐，該微凹穴的底邊長度是介於lOOnm 至2400nm之間，且該微凹穴的深度是介於25nm至lOOOnm之間。在此，所謂的倒角錐，即角 錐的底部是位於藍寶石基板表面，而角錐的頂部是由藍寶石基板表面凹陷。此外，本發明的 藍寶石基板可為單一表面具有周期結構，或是兩表面皆具有周期結構。於本發明的藍寶石基板中，周期結構較佳是經由下列步驟製備而成(A)提供藍 寶石基板及多個納米球，其中多個納米球是排列於藍寶石基板的表面；(B)形成一填充層 於藍寶石基板的部分表面及多個納米球的間隙；(C)移除多個納米球；(D)將填充層做為一 刻蝕屏蔽並刻蝕藍寶石基板；以及(E)移除刻蝕屏蔽，以於藍寶石基板的表面形成一周期 結構。本發明的具有周期結構的藍寶石基板，其表面的周期結構是利用納米球取代黃光 光刻工藝所形成。由於納米球的「自組裝」特性，即這些納米球會自動且有序地排列於基板 的表面，以形成刻蝕屏蔽的模板。同時，由於本發明的藍寶石基板，是利用這些自動排列的 納米球製作，故不需使用昂貴的次微米曝光屏蔽，使得本發明可提供一種以低成本且可快 速製作的具周期性結構的藍寶石基板。角錐形狀的微凹穴，其尺寸是根據刻蝕條件及納米 球尺寸所決定。微凹穴的底邊長度可介於lOOnm至2400nm之間，且該微凹穴的深度可介於 25nm至lOOOnm之間。較佳為，微凹穴的底邊長度是介於lOOnm至lOOOnm之間，且該微凹穴 的深度是介於25nm至500nm之間。
於本發明的藍寶石基板的周期結構工藝中，於步驟(E)後還包括一步驟(F)再刻 蝕藍寶石基板表面。於本發明的藍寶石基板中，周期結構的相鄰微凹穴間可具有一平面，且此平面是 位於同一高度上；因此，此具周期結構的藍寶石基板可視為一凹板的藍寶石基板。或者，周 期結構的相鄰的該多個微凹穴間是不具有一平面；因此，此具周期結構的藍寶石基板可視 為一凸板的藍寶石基板。於本發明的藍寶石基板中，可包括兩周期結構，是分別位於藍寶石基板的兩表面。 較佳為，其中的一周期結構是為凹板的周期結構，即相鄰的該多個微凹穴間是具有一平面， 且該平面是位於同一高度上；而另一周期結構是為凸板的周期結構，即相鄰的該多個微凹 穴間是不具有一平面。於本發明的藍寶石基板中，還包括一位於藍寶石基板與微凹穴表面的外延薄膜； 且此外延薄膜較佳為氮化鎵(GaN)外延薄膜。在此，由於本發明的藍寶石基板表面具有周 期結構，可使藍寶石基板與氮化鎵的晶格常數較匹配，以成長出品質較高的GaN外延層，而 可提升LED操作功率。於本發明的藍寶石基板中，步驟(A)的多個納米球排列於藍寶石基板表面的步 驟，是包括下列步驟(A1)提供藍寶石基板、及一位於一容器中的膠體溶液，且膠體溶液包 括多個納米球及一介面活性劑；(A2)放置藍寶石基板於容器中，且膠體溶液覆蓋於藍寶石 基板的表面；以及(A3)加入一具揮發性的溶液於容器中，以增加溶液揮發速率，且促使多 個納米球於藍寶石基板的表面進行排列。其中，多個納米球是形成一納米球層，且較佳為一 層的納米球層。於本發明的藍寶石基板中，微孔穴大小是根據納米球的尺寸及刻蝕條件所決定。 較佳為納米球的直徑是介於lOOnm至2. 5 ii m之間，且納米球的直徑更佳是介於lOOnm至 1. 2 u m之間，而可形成具納米級周期結構的藍寶石基板。此外，納米球較佳是具有相同 的直徑。此外，納米球的材質並無特殊限制，可為氧化矽(SiOx)、陶瓷、聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)、氧化鈦(TiOx)或聚苯乙烯(PS)。於本發明的藍寶石基板中，填充層可分為金屬材質或玻璃材質，是使用一般常用 的薄膜或電化學沉積設備將金屬或玻璃材質形成於基板的部分表面及納米球的間隙，較佳 是使用化學氣相沉積法或物理氣相沉積法。此外，使用金屬材質的填充層的材質，可為一般 常用的做為刻蝕屏蔽的材料；且較佳為鉻、鉭、鎢、釩、鎳、鐵、銀、金、鉬、或鈀。使用玻璃材質 的填充層，其主要成分為氧化矽材質，亦可採用氮化矽、氧氮化矽，或摻入鹼金族、鹼土族及 其它金屬離子的氧化矽材料；且較佳為氧化矽。再者，填充層的厚度是根據所欲形成的微凹 穴尺寸來決定，較佳為填充層的厚度是小於納米球的直徑。於本發明的藍寶石基板中，步驟(D)的刻蝕基板的方法可為幹法刻蝕或溼法刻 蝕；且較佳為溼法刻蝕，以避免藍寶石基板受到損傷。其中，溼法刻蝕是以一緩衝刻蝕液刻 蝕藍寶石基板，而緩衝刻蝕液為硫酸及磷酸混合溶液。於不同的特定刻蝕時間及刻蝕溫度下，可得到不同尺寸及間距的微凹穴陣列。接 著將刻蝕屏蔽以溶液去除洗淨，可得到具有微凹穴陣列(周期結構)的藍寶石基板。去除 刻蝕屏蔽的溶液是依據填充層材質選擇。如填充層為玻璃材質，該溶液為純水、氫氟酸的 混合液；如填充層為氮化矽材質，該溶液為純水、磷酸的混合液；如填充層為金屬材質中的金、鉬、鈀、鉻，可以硝酸、鹽酸的混合液去除之；如填充層為金屬材質中的鉭、鎢、釩、鎳，可 以硝酸、氫氟酸的混合液去除之；如填充層為金屬材質中的鐵，可以硝酸或鹽酸去除的如填 充層為金屬材質中的銀，則可以硝酸或氨水、雙氧水的混合液去除之。因此，本發明的具周期結構的藍寶石基板，是使用納米球並搭配溼法刻蝕所形成。 由於本發明的藍寶石基板是使用納米球做為微凹穴成型的模板，而無需使用黃光光刻術形 成微凹穴成型模板，故不需製作昂貴的次微米掩膜，而可大幅減少藍寶石基板圖案化的制 作成本及工藝時間。同時，使用溼法刻蝕形成具微凹穴的周期結構，可避免藍寶石基板受到 損傷。因此，本發明可提供一種工藝簡便且成本低廉的具周期結構的藍寶石基板，其基板表 面的周期結構可與GaN外延層的晶格常數匹配；故當本發明的具周期結構的藍寶石基板應 用於LED上時，可提升LED亮度並同時避免全反射的情形產生。此外，本發明更提供一種具周期結構刻蝕屏蔽的藍寶石基板，其包括一藍寶石基板；以及一刻蝕屏蔽，是位於藍寶石基板的表面。其中，刻蝕屏蔽是具有一周期結構，是位於 刻蝕屏蔽的表面並具有多個微凹穴，而此多個微凹穴是呈陣列狀排列。於本發明的具周期結構刻蝕屏蔽的藍寶石基板中，多個微凹穴的形狀是為一部分 球狀，較佳為半球形。此外，半球形的微凹穴直徑可介於IOOnm至2400nm之間，較佳是介於 IOOnm至IOOOnm之間。再者，刻蝕屏蔽的材質為氧化矽、氮化矽、氧氮化矽、氧化矽摻鹼金族 化合物、氧化矽摻鹼土族化合物、鉻、鉭、鎢、釩、鎳、鐵、銀、金、鉬或鈀。通過此具周期結構刻蝕屏蔽的藍寶石基板，可由調整刻蝕時間及溫度，形成具有 不同形狀的微凹穴，以應用在不同領域的發光二極體上。


為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合附圖，作詳細說明 如下，其中圖1是已知的發光二極體的示意圖。圖2A至圖2F是已知以乾刻蝕法製作具有周期結構基板的流程的剖面示意圖。圖3A至圖3F是已知以非等向性溼法刻蝕製作具有周期結構基板的流程的剖面示 意圖。圖4A至圖4F是本發明一較佳實施例中，納米球排列於基板表面的步驟示意圖。圖5A至圖5F是本發明一較佳實施例中，形成具有周期結構基板的剖面示意圖。圖6A是本發明一較佳實施例中，納米球排列於藍寶石基板表面的SEM圖。圖6B是本發明一較佳實施例的具有周期結構的凹板藍寶石基板的SEM圖。圖6C是本發明一較佳實施例的具有周期結構的凸板藍寶石基板的SEM圖。圖7是本發明一較佳實施例的具有周期結構的凹板藍寶石基板的示意圖。圖8是本發明一較佳實施例的具有周期結構的凸板藍寶石基板的示意圖。圖9是本發明另一較佳實施例的具有周期結構的藍寶石基板的示意圖。圖10是本發明再一較佳實施例的具有周期結構的藍寶石基板的示意圖。圖11是本發明更一較佳實施例的發光二極體的示意圖。
具體實施例方式如圖4A至圖4F所示，此為本發明一較佳實施例中，納米球排列於藍寶石基板表面 的步驟示意圖。首先，如圖4A所示，提供一藍寶石基板21及一位於一容器26中的膠體溶 液25，其中此膠體溶液25是由多個納米球(圖中未示)及一介面活性劑(圖中未示)混合 而成。接著，將此藍寶石基板21放置於容器26中並使得藍寶石基板21完全浸入於膠體溶 液25中，如圖4B所示。在靜置數分鐘以後，納米球22便逐漸有序地排列於藍寶石基板21 表面，即形成所謂的「納米球層」，如圖4C所示。而後，將一揮發性溶液27倒入容器26中， 以將前述的膠體溶液25揮發掉如圖4D所示。最後，如圖4E所示，等到前述的膠體溶液25 完全被揮發後，便將藍寶石基板21從容器26中取出並得到一具有多個納米球22有序地排 列於其藍寶石表面的基板21，如圖4F。於本實施例中，納米球22的材質是為聚苯乙烯(PS)，但是在不同的應用場合中， 這些納米球22的材質亦可為陶瓷、如氧化鈦(TiOx)的金屬氧化物、或如聚甲基丙烯酸甲 酯(PMMA)或玻璃(SiOx)等材質。此外，於本實施例中，納米球22的直徑是介於lOOnm至 2. 5 ym之間，且絕大多數納米球22是具有相同的直徑，但是在不同的應用場合時，這些納 米球22的尺寸不僅限於前述的範圍。接下來，請參閱圖5A至圖5E，此為本發明一較佳實施例中，形成具有周期結構基 板的剖面示意圖。此外，並同時參考圖6A至圖6C，此為本發明一較佳實施例中，形成具有周 期結構基板的SEM圖。首先，如圖5A所示，提供一藍寶石基板21及多個納米球22，並依照上述的方法，使 多個納米球22排列於藍寶石基板21的表面，而形成一納米球層。其中，納米球22可以多 層堆棧於藍寶石基板21表面，而於本實施例中，納米球22是以一層的方式排列於藍寶石基 板21表面。由圖6A的SEM圖顯示，納米球的確可以一層的方式排列於基板的表面。接著，如圖5B所示，利用化學氣相沉積法形成一填充層23於藍寶石基板21的部 分表面及多個納米球22的間隙。其中，填充層23的厚度是小於該多個納米球的直徑，且填 充層的材質為氧化矽。然而，除了可以化學氣相沉積法形成填充層23外，更可以物理氣相 沉積法形成，且填充層23的材質亦可為其它常用於做為刻蝕屏蔽的玻璃或金屬，如鉻、鉭、 鎢、釩、鎳、鐵、銀、金、鉬、鈀、氮化矽、氧氮化矽、氧化矽摻雜鹼金或鹼土族化合物。而後，使用四氫啡喃溶液移除多個納米球22，並將填充層23是做為一刻蝕屏蔽24，如 圖5C所示。如此，可製得一具周期結構刻蝕屏蔽的藍寶石基板，其包括一藍寶石基板21 ；以 及一刻蝕屏蔽35，是位於藍寶石基板21的表面。其中，刻蝕屏蔽24是具有一周期結構，周期結 構是位於刻蝕屏蔽24的表面並具有多個微凹穴242，而多個微凹穴242是呈陣列狀排列。在此注意的是，不同材質的納米球需使用不同的溶液才能將這些納米球自基板移 除。舉例來說，若使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材質的納米球，則是使用甲苯(Toluene)或 甲酸(formic acid)移除納米球；若使用玻璃(SiOx)材質的納米球，則是使用氫氟酸(HF) 或含氫氟酸的溶液移除納米球。接著，如圖5D所示，將填充層做為一刻蝕屏蔽24，以溼法刻蝕藍寶石基板21。於 本實施例中，溼法刻蝕所使用的緩衝刻蝕液是包含硫酸及磷酸。然而，依照基板與填充層的 材質，亦可選擇不同的緩衝刻蝕液。此外，可由調整緩衝刻蝕液的組成及濃度、刻蝕溫度、以 及時間，以得到不同的刻蝕結構。同時，隨著刻蝕溫度上升，所需的時間隨之減少。
移除刻蝕屏蔽24後，可於藍寶石基板21表面形成多個微凹穴202，即所謂的「周 期結構」，如圖5E所示。其中，這些微凹穴202是呈陣列狀排列，且形狀是為倒角錐，即角錐 的底部是位於藍寶石基板21表面，而角錐的頂部是自藍寶石基板21表面凹陷。其中，相鄰 的微凹穴202間是具有一平面201，且平面是位於同一高度上。在此，可製得凹板的具有周 期結構的藍寶石基板。同時，請參考圖6B，此為經刻蝕並移除刻蝕屏蔽後，所得的具有周期結構基板的 SEM圖。由圖6B可明顯得知，本實施例的藍寶石基板確實具有倒角錐形狀的微凹穴。經量測 測後，角錐頂部於底部的投影點至底邊的長度是約為310nm，而角錐的長度是約為410nm。 故本實施例所製得的凹板藍寶石基板其周期結構是為納米級周期結構。為更加清楚了解本實施例所製得的凹板藍寶石基板表面上的周期結構，請參考圖 7，此為本發明一較佳實施例的具有周期結構基板的示意圖。利用上述方法所形成的具有周 期結構藍寶石基板，於藍寶石基板21表面形成有以陣列狀排列的多個微凹穴202，且此些 微凹穴202的形狀是為倒角錐。此外，請參考圖5F，為了凸顯藍寶石基板表面粗操度，於完成凹板藍寶石基板後， 可再進行第二次刻蝕藍寶石基板10表面。經第二次刻蝕後，可將微凹穴202的尺寸擴張， 且相鄰微凹穴202間平面也由刻蝕而消除。故相鄰的微凹穴202間則不再具有一平面，因 此，而可製得凸板的具有周期結構的藍寶石基板。請同時參考圖6C，此為經第二次刻蝕後的 藍寶石基板的SEM圖。由圖6C可明顯得知，本實施例的藍寶石基板，其相鄰的倒角錐形狀 的微凹穴邊緣不再具有平面，而呈現一凸板的狀態。為更加清楚了解本實施例所製得的凸板藍寶石基板表面上的周期結構，請參考圖 8，此為本發明一較佳實施例的具有周期結構基板的示意圖。經第二次刻蝕藍寶石基板表面 後，可提升藍寶石基板表面的粗操度，對於將來應用於發光二極體時，與氮化鎵(GaN)外延 薄膜可更加匹配，因而提升發光二極體的發光效率。圖9是本發明另一較佳實施例的具有周期結構的藍寶石基板的示意圖。此藍寶石 基板的製作方法是如前所述，並由調整刻蝕時間及溫度，可形成不同形狀的微凹穴結構。圖10是本發明再一較佳實施例的具有周期結構的藍寶石基板的示意圖，此藍寶 石基板的製作方法是如前所述。其中，此藍寶石基板具有兩周期結構，且此兩周期結構分別 位於藍寶石基板的兩表面。此外，於本實施例中，其中的一的周期結構是為一凹板結構，即 相鄰微凹穴202間具有一平面201 ；而另一周期結構是為一凸板結構，即相鄰微凹穴202間 不具有一平面。然而，本發明的藍寶石基板可依照需求，使兩周期結構皆為凹板結構、或是 使兩周期結構皆為凸板結構。圖11是本發明更一較佳實施例的發光二極體的示意圖。此發光二極體是配合一 外部迴路(圖中未示)，以將來自外界環境的電能轉換為光能輸出。此發光二極體包括一 基板30、一位於此基板30的表面的緩衝層331、一位於該緩衝層331的表面的第一半導體 層33、一位於此第一半導體層33的表面的發光層34、一位於此發光層34的表面的第二半 導體層35、一電連接於此第一半導體層33的第一電接觸部36以及一電連接於此第二半導 體層35的第二電接觸部37。其中，基板30即上述所製備的具周期結構的藍寶石基板，緩衝層331為一氮化鎵 (GaN)外延薄膜，第一半導體層33的材料為N-GaN，而第二半導體層35的材料為P_GaN。此
9外由於基板30的表面形成有具微凹穴302的周期結構，因此可與由GaN外延薄膜所構成的 第一半導體層33的晶格常數相匹配。經測試結果顯示，相較於已知的不具周期結構藍寶石 基板的LED，本實施例的包含具周期結構藍寶石基板的LED，其LED亮度可提升20 40%。
綜上所述，本發明的以納米球做為刻蝕屏蔽模板所形成的具周期結構的藍寶石基 板，其工藝速度快且製作成本低廉。若將本發明的藍寶石基板應用於藍光LED時，因其表 面具周期結構，而可避免光全反射的情形發生。同時，本發明的具周期結構的藍寶石基板， 除了以納米球製造外更搭配使用溼法刻蝕，而可使藍寶石基板的周期結構表面為自然晶格 面；故當GaN外延薄膜形成於藍寶石基板上時，藍寶石基板的周期結構可與GaN呈現極佳的 匹配度，而增進LED的亮度，並提升LED的操作效率。因此，本發明的具結構的藍寶石基板， 除了其工藝速度快且製作成本低外，若應用於LED上，更可達到避免光全反射且提升LED亮 度等目的。上述實施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發明所主張的權利範圍自應以權利 要求範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
權利要求
一種具有周期結構的藍寶石基板，包括一藍寶石基板；以及至少一周期結構，位於該藍寶石基板的表面並具有多個微凹穴，其中該多個微凹穴呈陣列狀排列，該多個微凹穴的形狀為一倒角錐，該微凹穴的底邊長度介於100nm至2400nm之間，且該微凹穴的深度介於25nm至1000nm之間。
2.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中，該至少一周期結構是經由 下列步驟製備而成(A)提供該藍寶石基板及多個納米球，其中該多個納米球是排列於該藍寶石基板的表(B)形成一填充層於該藍寶石基板的部分表面及該多個納米球的間隙；(C)移除該多個納米球；(D)將該填充層做為一刻蝕屏蔽並刻蝕該藍寶石基板；以及(E)移除該刻蝕屏蔽，以於該藍寶石基板的表面形成該周期結構。
3.如權利要求2所述的具有周期結構的藍寶石基板，於步驟(E)後還包括一步驟(F) 再刻蝕該藍寶石基板表面。
4.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中相鄰的該多個微凹穴間具有 一平面。
5.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中相鄰的該多個微凹穴間不具有一平面。
6.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，其包括兩周期結構，分別位於該 藍寶石基板的兩表面，而其中的一周期結構的相鄰該多個微凹穴間具有一平面，且另一周 期結構的相鄰該多個微凹穴間不具有一平面。
7.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中該至少一周期結構為納米級 周期結構。
8.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，還包括一外延薄膜，其位於該藍 寶石基板及該微凹穴的表面。
9.如權利要求8所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中該外延薄膜為一氮化鎵外延薄膜。
10.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中步驟(A)的該多個納米球是 排列於該藍寶石基板的表面，包括(A1)提供該藍寶石基板、及一位於一容器中的膠體溶液，且該膠體溶液包括該多個納 米球及一介面活性劑；(A2)放置該藍寶石基板於該容器中，且該膠體溶液覆蓋於該藍寶石基板的表面；以及 (A3)加入一具揮發性的溶液於容器中，以增加溶液揮發速率，且促使多個納米球於藍 寶石基板的表面進行排列。
11.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中該填充層是利用化學氣相 沉積法或物理氣相沉積法形成於該藍寶石基板的部分表面及該多個納米球的間隙。
12.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中步驟(D)是以一緩衝刻蝕液 刻蝕該藍寶石基板。
13.如權利要求12所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中該緩衝刻蝕液是硫酸及磷 酸的混合溶液。
14.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中該填充層的材質為氧化矽、 氮化矽、氧氮化矽、氧化矽摻鹼金族化合物、氧化矽摻鹼土族化合物、鉻、鉭、鎢、釩、鎳、鐵、 銀、金、鉬或鈀。
15.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中該納米球的材質為氧化矽、 陶瓷、聚甲基丙烯酸甲酯、氧化鈦或聚苯乙烯。
16.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中該填充層的厚度小於該多 個納米球的直徑。
17.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中該多個納米球的直徑是介 於lOOnm至2. 5iim之間。
18.如權利要求1所述的具有周期結構的藍寶石基板，其中該多個納米球具有相同的直徑。
19.一種具周期結構刻蝕屏蔽的藍寶石基板，其包括 一藍寶石基板；以及一刻蝕屏蔽，位於藍寶石基板的表面，其中，該刻蝕屏蔽具有一周期結構，該周期結構位於該刻蝕屏蔽的表面並具有多個微 凹穴，而該多個微凹穴呈陣列狀排列。
20.如權利要求19所述的具周期結構刻蝕屏蔽的藍寶石基板，其中該多個微凹穴的形 狀為一半球形。
21.如權利要求19所述的具周期結構刻蝕屏蔽的藍寶石基板，其中該微凹穴直徑是介 於lOOnm至2400nm之間。
22.如權利要求19所述的具周期結構刻蝕屏蔽的藍寶石基板，其中該刻蝕屏蔽的材質 為氧化矽、氮化矽、氧氮化矽、氧化矽摻鹼金族化合物、氧化矽摻鹼土族化合物、鉻、鉭、鎢、 釩、鎳、鐵、銀、金、鉬或鈀。
全文摘要
本發明是有關於一種具有周期結構的藍寶石基板，包括一藍寶石基板；以及至少一周期結構，是位於該藍寶石基板的至少一表面並具有多個微凹穴。其中，該多個微凹穴呈陣列狀排列，該多個微凹穴的形狀為一倒角錐，微凹穴的底邊長度是介於100nm至2400nm之間，且微凹穴的深度是介於25nm至1000nm之間。
文檔編號H01L23/00GK101877330SQ20091013790
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月30日 優先權日2009年4月30日
發明者李崇華, 李昇儒 申請人:和椿科技股份有限公司