[發明專利]一種圖形化襯底及其制造方法

無效

• 申請號: 201310267247.5
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103311387A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 張昊翔;封飛飛;萬遠濤;李東昇;江忠永
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭明芯科技有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/10;H01L33/20
• 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

本發明涉及半導體光電芯片制造領域，尤其涉及一種圖形化襯底及其制造方法。

背景技術

半導體發光二極管(LED)是新型固態冷光源，其能效高、壽命長、體積小、電壓低等諸多優點，使它廣泛的應用于人們的日常生活，交通紅綠燈、車頭燈、戶外顯示器、手機背光源，電器的指示燈、某些照明路燈都廣泛大量的采用LED。尤其是在節能環保方面，LED燈相比普通白熾燈和熒光燈具有明顯的優勢，因此未來代替傳統光源成為主要照明光源已經成為共識。

目前LED外延層生長技術大多采用金屬有機物化學氣相沉積方法(MOCVD)，由于襯底和外延層之間的晶格失配和熱失配不一致，這樣會導致生長的外延層的晶體質量較差，為了提高外延層的晶體質量，研究者采用緩沖層技術來改善外延層的晶體質量，而且效果顯著。但是，在外延層中仍存在較高的位錯密度，高位錯密度導致器件的漏電流加大、效率下降和壽命降低。為了進一步提高外延層的晶體質量，研究者采用側向外延技術(ELOG)，利用位錯的阻斷和轉向使穿透位錯終止，不能繼續向上擴展到發光區，從而提高外延層的晶體質量，改善器件性能。目前使用最多的是表面圖形化襯底技術(PSS)，這不僅是圖形化襯底技術能夠使外延層在生長過程中可利用側向外延技術降低位錯密度，提高延遲層的晶體質量，而且還能夠利用圖形化襯底技術(PSS)所形成的圖形將從發光區射向襯底的光通過不同面反射回去，提高光的逸出概率，提高芯片的出光效率。

但是，當外延層的折射率大于襯底的折射率時，會有很多的光從外延層中射向襯底中而被襯底吸收，這樣會減少芯片的出光效率。因此，有必要設計一種圖形化襯底以解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種圖形化襯底以及制造方法，以減少光從外延層射向襯底的損失，提高出光效率。

為了解決上述問題，本發明提供一種圖形化襯底的制造方法包括如下步驟：

提供一襯底，所述襯底包括一平坦的第一結構以及在所述第一結構表面形成的掩膜層，所述掩膜層的折射率小于所述第一結構的折射率；

利用光刻和刻蝕工藝在所述第一結構表面形成圖形化的掩膜層；

以所述圖形化的掩膜層為掩膜進行濕法腐蝕工藝，以使所述第一結構形成有多個圖形化結構，每個所述圖形化結構位于對應的圖形化的掩膜層之下，所述第一結構、圖形化結構和圖形化的掩膜層形成圖形化襯底。

進一步，所述第一結構使用的材料為藍寶石，碳化硅，氧化鋅，氮化鋁，砷化鎵或硅中的一種。

進一步的，所述掩膜層使用的材料為絕緣介質膜。

優選的，所述掩膜層為二氧化硅、氮化硅或氮氧硅中的一種。

進一步的，所述掩膜層采用化學氣相沉積、蒸發或者濺射中的一種而形成。

進一步的，每個所述圖形化結構的底部特征尺寸大于其頂部特征尺寸。

進一步的，所述掩膜層的厚度為20nm-1μm。

本發明為了達到另一目的，還提供一種圖形化襯底，包括：

一平坦的第一結構；

多個圖形化結構，位于所述第一結構之上，所述圖形化結構由部分所述第一結構經過濕法腐蝕工藝刻蝕形成；以及

圖形化的掩膜層，位于所述圖形化結構之上，且所述掩膜層的折射率小于所述第一結構的折射率。

進一步的，所述第一結構為藍寶石第一結構、碳化硅第一結構、氧化鋅第一結構、氮化鋁第一結構、砷化鎵第一結構或硅第一結構中的一種。

進一步的，所述掩膜層為絕緣介質膜掩膜層。

優選的，所述掩膜層為二氧化硅掩膜層、氮化硅掩膜層或氮氧硅掩膜層中的一種。

進一步的，每個所述圖形化結構的底部特征尺寸大于其頂部特征尺寸。

進一步的，所述掩膜層的厚度為20nm-1μm。

由上述技術方案可見，本發明提供的圖形化襯底的制造方法包括：提供一襯底，所述襯底包括一平坦的第一結構以及在所述第一結構表面形成的掩膜層，所述掩膜層的折射率小于所述第一結構的折射率；利用光刻和刻蝕工藝在所述第一結構表面形成圖形化的掩膜層；以所述圖形化的掩膜層為掩膜進行濕法腐蝕工藝，以使第一結構形成有多個圖形化結構，每個所述圖形化結構位于對應的圖形化的掩膜層之下，所述第一結構、圖形化結構和圖形化的掩膜層形成圖形化襯底，由于本發明能夠利用光從折射率大的物質向折射率小的物質發射時會發生全反射這一原理，與現有的圖形化襯底的制造方法相比，當在圖形化襯底上制作外延層后，可以減少光從外延層射向襯底而被第一結構吸收所造成的損失，提高出光效率。

附圖說明