[發明專利]一種正四角形圖形化襯底

在審

• 申請號: 201710295712.4
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107123715A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發明（設計）人: 梁宗文;王肖磊;孫智江
• 申請（專利權）人: 海迪科（南通）光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/20
• 分類號: H01L33/20;H01L33/22
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙)11316
• 代理人: 滑春生

技術領域

本發明屬于襯底制備技術領域，特別涉及一種正四角形圖形化襯底。

背景技術

氮化鎵（GaN）基高亮度發光二極管（HB-LED）具有廣泛用途，特別是因在固態照明方面的應用前景而迅速發展。

雖然HB-LED已經商業化，但由于LED內量子效率（IQE）與光析出率（LEE）限制，制作高效HB-LED仍然困難。制約IQE提高的因素為GaN外延層與外延襯底之間存在較大的晶格失配度和熱膨脹系數失配度，因而平面襯底上 GaN外延層內存在10⁸～10¹⁰ cm^-2的位錯密度，致使LED的IQE不高。另外GaN層與空氣的折射率相差較大，致使LED有源層內光子逃逸角度太小。低IQE與LEE限制了LED的外量子效率（EQE）即光效的提高。

將圖形化襯底技術引入到GaN外延生長中，以單步外延實現了GaN的橫向外延生長，克服了兩步外延缺點，穿透位錯密度大大降低。圖形化襯底不但可以提高LED的IQE，同時還可以提高LED的LEE。

經檢索，專利CN 102925969 B 公開了一種圖形化的SiC襯底，包括在SiC單晶襯底表面有通過等離子刻蝕或者濕法腐蝕的方法形成的周期化凸起或凹陷圖形，周期化凸起或凹陷圖形為多邊錐形、多邊柱形、多棱臺形、梯形多邊臺形、梯形圓臺、半球形或球冠中的任一種；周期性圖形是多邊錐形、多邊柱形、多棱臺形、梯形多邊臺形、梯形圓臺、半球形或球冠中任意兩種或兩種以上的組合；制作出有微觀三維結構的SiC襯底，提高以4H-SiC和6H-SiC為襯底的GaN的異質外延和3C-SiC CN同質外延的外延質量。該圖形化的SiC襯底是為了在襯底上形成一個個小的圖形化襯底，進而形成一個個小二極管。

而對于整體圖形化襯底，理想的圖形化襯底是在保持盡量少的c-plane面積占比的同時，c-plane寬度需滿足外延初始生長的最小尺寸要求。當圖形尺寸縮小并保持c-plane面積占比不變的情況下，傳統的半球形圖形化襯底間隙太小，外延無法高質量生長。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種整體結構的正四角形圖形化襯底，在保持占空比不變并且緊致排列的情況下，具有更大的圖形間隙，確保外延材料的高質量生長。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種正四角形圖形化襯底，其創新點在于：包括一襯底，所述襯底表面有周期化凸起或凹陷圖形，所述凸起或凹陷圖形的底邊為正四角形且呈緊致排列，即每個排列正四角形任一邊的垂直平分線通過該正四角形與相應的相鄰正四角形的中心，且相鄰正四角形之間具有間隙，排列正四角形的任一邊與相鄰正四角形對應的邊關于該間隙軸對稱。

進一步地，所述周期化圖形的長度周期為100～8000nm，周期化圖形的底邊邊長為10～5000nm，周期化圖形的高度為0.1～10μm，相鄰正四角形之間的間隙為50～1000nm。

進一步地，所述凸起或凹陷圖形為正四角臺形、正四角錐形或正四角柱形中的任一種。

進一步地，所述正四角形的頂角可以帶有弧度，所述弧度的長度為0～500nm。

進一步地，所述正四角形的邊長可以是直線、外凸的曲線或內凹的曲線中的任一種。

進一步地，所述襯底為藍寶石、碳化硅、硅或鋁酸鋰中的任一種。

本發明的優點在于：

（1）本發明正四角形圖形化襯底，其中，周期化凸起或凹陷四角圖形的任一邊與相鄰四角圖形對應的邊軸對稱，在保持占空比不變并且緊致排列的情況下，具有更大的圖形間隙，拓寬了外延的工藝窗口，提高了產品的良率和可靠性；進而能夠有效降低在其上生長的外延薄膜位錯密度以及提高芯片的光提取效率；

（2）本發明正四角形圖形化襯底，其中，正四角圖形的頂角為圓角的正四角形，或邊為外凸曲線的正四角形或邊為內凹曲線中的正四角形，這樣就更能夠有效抑制圖形化襯底上外延層的位錯密度，提高晶體質量。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1為本發明中正四角臺形圖形化襯底的結構示意圖。

圖2為本發明中正四角錐形圖形化襯底的結構示意圖。

圖3為本發明中正四角柱形圖形化襯底的結構示意圖。

圖4為本發明中底邊正四角形頂角為圓弧曲線構成的結構示意圖。

圖5為本發明中底邊正四角形邊長為直線的結構示意圖。

圖6為本發明中底邊正四角形邊長為外凸曲線的結構示意圖。