[實用新型]圖形化襯底及用于制作所述襯底的掩膜版

有效

• 申請號: 201220315633.8
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN202633368U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 丁海生;李東昇;馬新剛;江忠永;張昊翔;王洋;李超;逯永建;黃捷
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭明芯科技有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;G03F1/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本實用新型涉及半導體技術領域，特別涉及一種圖形化襯底及用于制作所述襯底的掩膜版。

背景技術

以GaN、InGaN以及A1GaN為主的III-V氮化物是近年來備受關注的半導體材料，其1.9eV-6.2eV連續可變的直接帶隙，優異的物理、化學穩定性，高飽和電子遷移率等特性，使其成為激光器、發光二極管(LED)等光電子器件的最優選材料。

通常氮化物光電子器件制備在藍寶石襯底上，而藍寶石與GaN材料晶格常數相差15％，熱膨脹系數和化學性質也相差較大。大的晶格失配使在藍寶石襯底上生長的氮化物外延層缺陷密度較大，這些缺陷會向后向相鄰窗口漫延，從而使GaN有源區的缺陷密度增大。當發光波長為410納米時，GaN材料和藍寶石之間光的全反射角為44.8°，這使得有源區產生近90％的光被限制在器件內，經多次反射而被吸收，這樣即增加了LED的發熱量，也使其發光亮度減弱。

為了緩解GaN外延層與襯底之間由于晶格失配造成的應力，降低GaN外延層中的位錯密度，提高GaN材料的晶體質量，提高GaN基LED的發光亮度，LED行業引入了圖形化襯底。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、圓臺形、圓錐形、三角錐形、多棱錐形、柱形或一些不規則圖形等微結構。所述圖形化襯底通過這些微結構對光波形成散射或漫反射，增加光子逃逸的幾率，從而提高LED的發光亮度。然而，現有技術中圖形化襯底的微結構，無論是半球形、圓臺形、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、凸起或階梯。為了更好地降低GaN外延層與襯底之間晶格失配造成的應力，降低GaN外延層中的位錯密度，提高GaN材料的晶體質量，更好地改善LED的發光亮度，在圖形化襯底的微結構上再做階梯的工作勢在必行。然而在已形成圖形化的襯底上再做階梯的工藝比較復雜，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，形成具有階梯的微結構的圖形化襯底，成為目前LED行業的研究重點之一。

實用新型內容

本實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版，用所述掩膜版采用一次光刻、二次刻蝕工藝形成具有階梯型微結構的圖形化襯底，工藝簡單，成本低。

本實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，所述周期性圖形包括下列情況中的任意一種：(1)由從下至上階梯型依次堆疊的m+1個圓臺、(2)由從下至上階梯型依次堆疊的m+1個橢圓臺、(3)由從下至上階梯型依次堆疊的m+1個多棱臺、(4)由從下至上階梯型依次堆疊的m個圓臺和位于最上端圓臺的1個圓錐、(5)由從下至上階梯型依次堆疊的m個橢圓臺和位于最上端橢圓臺的橢圓錐、(6)由從下至上階梯型依次堆疊的m個多棱臺和位于最上端多棱臺的多棱錐，其中m為自然數，所述m的取值范圍為1＜m＜1000。

作為優選：所述圓臺、橢圓臺、多棱臺、圓錐、橢圓錐或多棱錐的側面還具有凹槽或凸起。

作為優選：所述凹槽或凸起形狀為方形、鋸齒形或不規則形狀。

作為優選：第i+1個圓臺或橢圓臺或多棱臺位于第i個圓臺或橢圓臺或多棱臺的上方，且第i+1個圓臺或橢圓臺或多棱臺的底面直徑小于第i個圓臺或橢圓臺或多棱臺的頂面直徑，所述i的取值范圍為1≤i＜m。

作為優選：所述圓錐或橢圓錐或多棱錐的側面與底面的夾角為40度-60度。

作為優選：所述圓臺或橢圓臺或多棱臺的側面與底面的夾角為40度-60度。

作為優選：所述周期性圖形的底部關鍵尺寸為2μm-5μm，高度為1.5μm-5μm，相鄰兩個圖形的底部間距為3μm-10μm。

本實用新型還提供一種掩膜版，所述掩膜版包括圓形陣列、橢圓形陣列或多邊形陣列。

作為優選：所述圓形陣列、橢圓形陣列或多變形陣列中的每一圓形、橢圓形或多邊形的區域內部分別包含m+1個同心圓環、同心橢圓環或同心多邊形環。

作為優選：所述m+1個同心圓環或同心橢圓環或同心多邊形環的邊緣還具有方形、鋸齒形或不規則形狀的圖案。

作為優選：第i+1個圓環或橢圓環或多邊形環位于第i個圓環或橢圓環或多邊形環的內側，且所述第一個圓環或橢圓環或多邊形環至第m+1個圓環或橢圓環或多邊形環的透光率呈公差非零的等差數列，所述i的取值范圍為1≤i＜m。

作為優選：所述圓形或橢圓形或多邊形的關鍵尺寸為2μm-5μm，圓形陣列或橢圓形陣列或多邊形陣列的間距為3μm-10μm。