[發明專利]一種圖形化的藍寶石襯底的制造方法

在審

• 申請號: 201410774549.6
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN104576845A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 夏鼎智
• 申請（專利權）人: 深圳市德上光電有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 深圳國鑫聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 44324
• 代理人: 王志強

技術領域

本發明涉及半導體光電芯片制造領域，尤其涉及一種改善側向外延效果的襯底圖形化技術。

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外延層大多采用金屬有機物化學氣相沉積技術(MOCVD)異質外延上制備，由于襯底和外延之間的晶格失配和熱失配不一致，這樣會導致生長的外延晶體質量較差，為了提高晶體質量，研究者采用緩沖層技術來改善外延晶體質量，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，提高外延晶體質量，改善器件性能，目前使用最多的是表面圖形化襯底技術(PSS)，這不僅能夠使外延在生長過程中利用側向外延降低位錯密度，提高晶體質量，而且還能夠利用PSS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。

雖然側向外延能夠提高晶體質量，但是仍有一些問題，如圖1(a)所示，對于側向外延，因為垂直方向外延中的穿透位錯和晶體生長方向一致，所以位錯線會沿著晶體生長方向延伸到發光區，影響器件性能，而側向外延的位錯會在界面終結掉，因此要利用側向外延減少缺陷密度，就需要避免垂直方向的外延生長，增加側面方向的外延生長，這樣才能夠提高外延晶體質量，降低缺陷密度，提高芯片發光強度與可靠性。

除了以上這些以外，圖形化襯底的間隙有一定深度，若深度過低，則對光的逸出概率未有較大的提升，而深度過高，則在外延的生長過程中需要花費較多的時間去填滿這些間隙，這樣會增長外延生長周期。

為了解決上述問題，有必要設計一種圖形化襯底，一方面避免側向外延過程中垂直方向的外延生長，增加側向外延生長，另一方面在不損害光逸出概率的前提下，減少外延生長周期。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種圖形化襯底，一方面避免側向外延過程中垂直方向的外延生長，增加側向外延生長，減少外延生長周期。

為實現上述目的，本發明提供一種圖形化的藍寶石襯底的制造方法，包括如下步驟：

A.提供一平坦襯底，在其表面形成掩模層；

B.利用光刻技術在其表面制作圖形化的掩模層；

C.利用圖形化的掩模層，采用濕法腐蝕或干法刻蝕工藝在襯底表面形成圖形化并去掉掩模層；

D.在圖形化的襯底表面形成絕緣介質膜；

E.利用光刻技術保護圖形化襯底間隙之間的絕緣介質膜；

F.采用濕法腐蝕或干法刻蝕工藝去掉光刻保護以外的絕緣介質膜。

進一步的，所述絕緣介質膜為二氧化硅、氮化硅、氮氧硅。

進一步的，所述絕緣介質膜制作方法為化學氣相沉積、蒸發或者濺射。

進一步的，所述襯底為藍寶石襯底、硅襯底、氮化鋁襯底、碳化硅襯底、氧化鋅襯底。

進一步的，所述的絕緣介質膜形狀為長方形、正方形、圓形或多邊形中的一種或組合。

進一步的，所述的絕緣介質膜形狀和圖形化襯底間隙之間的形狀一致。

進一步的，所述的絕緣介質膜厚度為1nm-1μm。

進一步的，所述的絕緣介質膜厚度為200nm。

本發明有益效果：

1.?本襯底制造方法采用絕緣介質膜表面不能夠生長外延，避免了垂直方向的外延生長，增加了側向外延生長，降低了發光區位錯密度。

2.?采用一定膜厚的絕緣介質膜填充了圖形化襯底間隙，使間隙深度變淺，減少了外延生長周期。

3.?采用比襯底折射率低的絕緣介質膜，能夠使光在外延層和絕緣介質膜界面發生全發射，增加光從芯片正面出射的概率。

附圖說明

圖1（a）-1（g）為本發明一種圖形化襯底結構及其制作方法實施例一中的制造過程的剖面結構示意圖。

圖2（a）-2（m）為本發明一種圖形化襯底結構及其制作方法實施例二中的制造過程的剖面結構示意圖。

實施例一：1-襯底；2-第一層光刻膠；3-二氧化硅；4-第二層光刻膠；