[發明專利]圖形化襯底及其制造方法、LED芯片及其制造方法

無效

• 申請號: 201310231360.8
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN103337576A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 艾常濤;侯想;王漢華;靳彩霞;董志江
• 申請（專利權）人: 武漢迪源光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/10;H01L33/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術領域

本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種圖形化襯底及其制造方法、LED芯片及其制造方法。

背景技術

PSS(Patterned?Sapphire?Substrate，圖形化襯底)是在藍寶石襯底上利用光刻、ICP（Inductively?Coupled?Plasma，感應耦合等離子體）刻蝕等工藝，從而形成的微圖形化的藍寶石襯底。

利用圖形化襯底PSS可以有效提高GaN基LED（Light?Emitting?Diode，發光二極管）發光效率，圖形化襯底一方面能夠有效的降低GaN基LED材料中的位錯密度，提高外延材料的晶體質量和均勻性，進而能提高LED的內量子發光效率，另一方面，由于陣列圖形結構增加了光的散射，改變了LED的光學線路，進而提升了出光幾率。

傳統的藍寶石襯底圖形形狀集中在圓錐、半球、內槽式等單一圖形，限制了光提取效率的進一步提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種圖形化襯底及其制造方法、LED芯片及其制造方法，降低LED的外延生長缺陷，增加出光幾率。

為解決上述技術問題，本發明提出了一種圖形化襯底，所述圖形化襯底為藍寶石襯底，所述藍寶石襯底上具有周期性交替排列的溝槽和凸起圖形，所述凸起圖形與所述溝槽之間具有平臺階。

進一步地，上述圖形化襯底還可具有以下特點，所述溝槽寬度大于或等于1.5微米并且小于或等于2.5微米。

進一步地，上述圖形化襯底還可具有以下特點，所述平臺階的寬度大于或等于0.5微米并且小于或等于1微米。

進一步地，上述圖形化襯底還可具有以下特點，所述凸起圖形為圓錐形。

進一步地，上述圖形化襯底還可具有以下特點，圓錐形凸起圖形的直徑大于或等于2微米并且小于或等于3微米。

進一步地，上述圖形化襯底還可具有以下特點，所述凸起圖形為半球形。

為解決上述技術問題，本發明還提出了一種上述的圖形化襯底的制造方法，包括：

步驟一，在藍寶石襯底上生長一層二氧化硅薄膜；

步驟二，在所述二氧化硅薄膜上涂布一層光刻膠；

步驟三，對光刻膠層進行光刻顯影，形成陣列式排列的光刻膠凸起；

步驟四，對具有光刻膠凸起的襯底進行感應耦合等離子體ICP刻蝕，將光刻膠圖形復制到所述二氧化硅薄膜層，形成二氧化硅梯形薄膜層和藍寶石襯底間隙周期性交替排列的表面；

步驟五，對所述藍寶石襯底間隙使用三氯化硼氣體進行感應耦合等離子體ICP刻蝕，形成藍寶石溝槽；

步驟六，將經過步驟五刻蝕后的襯底結構放在緩沖氧化蝕刻劑里面腐蝕；

步驟七，腐蝕完成后用三氯化硼和四氟甲烷的混合氣體對襯底進行過刻蝕，形成溝槽和凸起圖形周期性交替排列的圖形化襯底。

為解決上述技術問題，本發明還提出了一種LED芯片，所述LED芯片具有上述的圖形化襯底。

為解決上述技術問題，本發明還提出了一種上述的LED芯片的制造方法，其特征在于，包括：

在上述的圖形化襯底上依次外延生長緩沖層、非摻雜氮化鎵層，硅摻雜n型氮化鎵、有源發光層、鎂摻雜p型氮化鎵，制備成外延片；

在所述外延片上依次生長電流擴展層、正電極和負電極，形成所述LED芯片。

本發明的圖形化襯底，是由兩種或兩種以上單一圖形組合而成的復合圖形，可以有效降低GaN外延生長的位錯密度，提高內量子效率，同時由于本發明的圖形襯底光反射面增多，可以加強光的散射，使有源層發出的光經過襯底后反射，增加出光幾率；另外，在生長GaN的時候，溝槽里面GaN無法填滿，會形成空隙，可以進一步增加光的反射。

附圖說明

圖1為本發明實施例中在藍寶石襯底上生長SiO2后的襯底形狀圖；

圖2為在圖1所示的襯底上涂布光刻膠后的襯底形狀圖；

圖3為在圖2所示的襯底上進行光刻后的襯底形狀圖；

圖4為在圖3所示的襯底上進行CF4/CHF3+O2ICP刻蝕后的襯底形狀圖；

圖5為在圖4所示的襯底上進行BCl3ICP刻蝕后的襯底形狀圖；

圖6為在圖5所示的襯底上進行BOE腐蝕后的襯底形狀圖；

圖7為在圖6所示的襯底上經過BCl3和CF4混合氣體的ICP過刻蝕后得到的最終的襯底形狀圖；

附圖中，各標號所代表的部件列表如下：

1、藍寶石襯底，2、二氧化硅薄膜，3、光刻膠層，4、藍寶石溝槽，5、平臺階。

具體實施方式