[發明專利]一種超柔性氮化鎵基金字塔結構半導體器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201710516403.5
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107482088A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 云峰;李虞鋒;田振寰
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/32;H01L33/40
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種超柔性氮化鎵基金字塔結構半導體器件，其特征在于，包括自下到上依次設置的柔性襯底(34)、導電粘結層(33)、SiO₂掩膜(12)、金字塔陣列(2)及P面透明電極(35)，金字塔陣列(2)中的各金字塔之間填充有絕緣填充材料(31)，金字塔陣列(2)中各金字塔均包括金字塔形結構的非故意摻雜氮化鎵(21)以及依次覆蓋于非故意摻雜氮化鎵(21)上的n型氮化鎵層(22)、量子阱層(23)、p型氮化鎵層(24)及透明導電層(25)，其中，非故意摻雜氮化鎵(21)的下端穿過SiO₂掩膜(12)與導電粘結層(33)相連接，透明導電層(25)的頂部穿出絕緣填充材料(31)插入于P面透明電極(35)內。

2.根據權利要求2所述的超柔性氮化鎵基金字塔結構半導體器件，其特征在于，所述透明導電層(25)的材質為ITO。

3.根據權利要求2所述的超柔性氮化鎵基金字塔結構半導體器件，其特征在于，絕緣填充材料(31)的材質為PMMA、PDMS或硅膠。

4.根據權利要求2所述的超柔性氮化鎵基金字塔結構半導體器件，其特征在于，導電粘結層(33)為導電膠水、導電膠帶、金屬材料或合金焊料。

5.根據權利要求2所述的超柔性氮化鎵基金字塔結構半導體器件，其特征在于，P面透明電極(35)包括導電層以及設置于導電層上的金屬電極，其中，金屬電極的材質為Ni、Ag、Pt、Au、Al及Ti中的一種或幾種，金屬電極為網格狀、條狀或圓環狀，金屬電極的線寬大于等于100μm；導電層的材質為銀納米線、銅納米線、ITO納米線及石墨烯中的一種或幾種。

6.一種權利要求1所述的超柔性氮化鎵基金字塔結構半導體器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將SiO₂掩膜(12)覆蓋于藍寶石襯底(11)上，再在SiO₂掩膜(12)及藍寶石襯底(11)上進行圖形化，得圖形化的襯底，然后在圖形化的襯底上生長金字塔陣列(2)，再通過絕緣填充材料(31)填充金字塔陣列(2)中各金字塔之間的間隙，并刻蝕露出金字塔陣列(2)中各金字塔的頂端；

2)將金字塔陣列(2)轉移至半固化的PDMS臨時襯底(32)上，其中，金字塔陣列(2)中各金字塔的頂端朝下并與半固化的PDMS臨時襯底(32)相連接，再剝離藍寶石襯底(11)，然后將金字塔陣列(2)、半固化的PDMS臨時襯底(32)及SiO₂掩膜(12)組成的結構在豎直方向進行轉動，使金字塔陣列(2)中各金字塔的頂部朝上，再將SiO₂掩膜(12)的底部通過導電粘結層(33)粘接至柔性襯底(34)上；

3)剝離半固化的PDMS臨時襯底(32)，并露出金字塔陣列(2)中各金字塔的頂部，然后在絕緣填充材料(31)上制作P面透明電極(35)。

7.根據權利要求6所述的超柔性氮化鎵基金字塔結構半導體器件的制備方法，其特征在于，步驟2)中將金字塔陣列(2)轉移至半固化的PDMS臨時襯底(32)上的具體操作為：制作半固化的PDMS臨時襯底(32)，再將金字塔陣列(2)轉移至半固化的PDMS臨時襯底(32)上，然后將半固化的PDMS臨時襯底(32)及金字塔陣列(2)構成的結構放置到90℃的環境下烘烤10min，使其二次固化。

8.根據權利要求6所述的超柔性氮化鎵基金字塔結構半導體器件的制備方法，其特征在于，步驟2)中采用激光剝離技術去除藍寶石襯底(11)，其中，剝離過程中的脈沖功率為550mJ/cm²-780mJ/cm²。

9.根據權利要求6所述的超柔性氮化鎵基金字塔結構半導體器件的制備方法，其特征在于，步驟3)中采用機械剝離的方式剝離半固化的PDMS臨時襯底(32)，其中，半固化的PDMS臨時襯底(32)與金字塔陣列(2)中各金字塔之間的粘結力小于柔性襯底(34)與金字塔陣列(2)中各金字塔之間的粘結力。

10.根據權利要求6所述的超柔性氮化鎵基金字塔結構半導體器件的制備方法，其特征在于，步驟1)中采用激光打孔的方式在SiO₂掩膜(12)及藍寶石襯底(11)上進行圖形化。