[實(shí)用新型]圖形化襯底及用于制作所述襯底的掩膜板

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220182082.2
• 申請(qǐng)日: 2012-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN202513200U
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁海生;李東昇;馬新剛;江忠永;張昊翔;李超;代迎偉;黃捷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州士蘭明芯科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/20
• 分類號(hào): H01L33/20;G03F1/00
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種圖形化襯底及用于制作所述襯底的掩膜板。

背景技術(shù)

以GaN、InGaN以及AlGaN為主的III-V氮化物是近年來備受關(guān)注的半導(dǎo)體材料，其1.9-6.2eV連續(xù)可變的直接帶隙，優(yōu)異的物理、化學(xué)穩(wěn)定性，高飽和電子遷移率等特性，使其成為激光器、發(fā)光二極管(LED)等光電子器件的最優(yōu)選材料。

通常氮化物光電子器件制備在藍(lán)寶石襯底上，而藍(lán)寶石與GaN材料晶格常數(shù)相差15％，熱膨脹系數(shù)和化學(xué)性質(zhì)也相差較大。大的晶格失配使在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)的氮化物外延層缺陷密度較大，這些缺陷會(huì)向后向相鄰窗口漫延，從而使GaN有源區(qū)的缺陷密度增大。當(dāng)發(fā)光波長(zhǎng)為410納米時(shí)，GaN材料和藍(lán)寶石之間光的全反射角為44.8°，這使得有源區(qū)產(chǎn)生近90％的光被限制在器件內(nèi)，經(jīng)多次反射而被吸收，這樣即增加了LED的發(fā)熱量，也使其發(fā)光亮度減弱。

為了緩解GaN外延層與襯底之間由于晶格失配造成的應(yīng)力，降低GaN外延層中的位錯(cuò)密度，提高GaN材料的晶體質(zhì)量，提高GaN基LED的發(fā)光亮度，LED行業(yè)引入了圖形化襯底。所述圖形化襯底是在襯底上通過濕法高溫腐蝕或干法刻蝕形成類似半球形、圓臺(tái)形、圓錐形、三角錐形、多棱錐形、柱形或一些不規(guī)則圖形等微結(jié)構(gòu)。所述圖形化襯底通過這些微結(jié)構(gòu)對(duì)光波形成散射或漫反射，增加光子逃逸的幾率，從而提高LED的發(fā)光亮度。然而，現(xiàn)有技術(shù)中圖形化襯底的微結(jié)構(gòu)，無論是半球形、圓臺(tái)形、圓錐形還是三角錐形，或者是其它圖形，其表面都是光滑的，沒有任何溝槽或凸起。為了更好地降低GaN外延層與襯底之間晶格失配造成的應(yīng)力，降低GaN外延層中的位錯(cuò)密度，提高GaN材料的晶體質(zhì)量，更好地改善LED的發(fā)光亮度，在圖形化襯底的微結(jié)構(gòu)上再做溝槽或凸起的工作勢(shì)在必行。然而在已形成圖形化的襯底上再做溝槽或凸起的工藝比較復(fù)雜，工藝精度要求高，從而成本較高，如何在不增加成本的前提下，形成具有溝槽或凸起條紋表面的微結(jié)構(gòu)的圖形化襯底，成為目前LED行業(yè)的研究重點(diǎn)之一。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種圖形化襯底及用于制作所述襯底的掩膜板，用所述掩膜板采用一次光刻、刻蝕工藝形成圖形化襯底，工藝簡(jiǎn)單成本低，以降低GaN外延層與襯底之間的應(yīng)力、降低GaN外延層中的位錯(cuò)密度，提高LED的發(fā)光亮度。

本實(shí)用新型提供一種圖形化襯底，包括襯底和襯底表面的周期性圖形，所述周期性圖形由錐形或半球形或圓臺(tái)形或柱形及其表面的溝槽或凸起條紋組成。

作為優(yōu)選：所述錐形為圓錐形、三角錐形或多棱錐形。

作為優(yōu)選：所述溝槽或凸起條紋的截面圖形可以是半圓形、扇形、方形、三角形、多邊形中的至少一種。

作為優(yōu)選：所述周期性圖形的底部直徑為2-5μm，高度為1.5-5μm，圖形間距為3-10μm。

本實(shí)用新型還提供一種掩膜板，所述掩膜板包括由規(guī)則圖形和規(guī)則圖形邊緣的凹陷或凸起的圖案組成的周期性圖形。

作為優(yōu)選：所述規(guī)則圖形為圓形、三角形、正方形、長(zhǎng)方形、平行四邊形、梯形或多邊形。

作為優(yōu)選，所述凹陷或凸起的圖案為半圓形、扇形、方形、三角形、多邊形中的至少一種。

作為優(yōu)選：所述周期性圖形的直徑為2-5μm，圖形間距為3-10μm。

作為優(yōu)選：所述掩膜板制作上述圖形化襯底。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在襯底上形成具有溝槽或凸起條紋表面的錐形或半球形或圓臺(tái)形或柱形等周期性圖形，可降低GaN外延層與襯底之間晶格失配造成的應(yīng)力，降低GaN外延層中的位錯(cuò)密度，提高GaN材料的晶體質(zhì)量，更好地改善LED的發(fā)光亮度，同時(shí)采用包括由規(guī)則圖形和規(guī)則圖形邊緣的凹陷或凸起的圖案組成的周期性圖形的掩膜板來制作所述襯底上的周期性圖形，易于實(shí)現(xiàn)且成本低。

附圖說明

圖1a-1b是本實(shí)用新型中掩膜板的示意圖。

圖2a-2b是本實(shí)用新型中襯底光刻后的示意圖。

圖3a-3b是本實(shí)用新型中圖形化襯底的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4a-4g是本實(shí)用新型中圖形化襯底形成過程中各個(gè)工藝步驟的剖面圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳述：

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型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實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施的限制。