圖形化襯底用掩膜版、圖形化襯底及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種圖形化襯底用掩膜版、圖形化襯底及其制造方法。所述圖形化襯底用掩膜版包括光刻板，所述光刻板上包括單元陣列和網(wǎng)格，所述單元陣列包括若干個呈掩膜圖形的單元，所述網(wǎng)格由條狀邊線交叉連接形成，并包括若干個由所述條狀邊線圍成的網(wǎng)格單元，每一個所述網(wǎng)格單元的內(nèi)部設(shè)有所述單元陣列中的一個單元。在利用該圖形化襯底用掩膜版制作的圖形化襯底上生長的LED結(jié)構(gòu)具有較高的晶體質(zhì)量和光提取效率，LED器件電學(xué)性能優(yōu)異。
【專利說明】圖形化襯底用掩膜版、圖形化襯底及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種圖形化襯底用掩膜版、圖形化襯底及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(簡稱LED)是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件，其通常由鎵(Ga)與砷(As)、磷(P)、氮(N)、銦(In)的化合物制成，當(dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，從而產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的不斷發(fā)展，LED越來越多的進入到各種照明領(lǐng)域中。
[0003]GaN基發(fā)光二極管(簡稱GaN-LED)因具有高效、節(jié)能、環(huán)保等突出優(yōu)點而廣受關(guān)注，其可以生長在硅、碳化硅、藍(lán)寶石等襯底上，其中以藍(lán)寶石襯底作為襯底的GaN-LED商業(yè)用途最為廣泛。然而，藍(lán)寶石襯底和GaN材料存在巨大的晶格失配和熱膨脹系數(shù)失配，從而導(dǎo)致異質(zhì)外延的GaN材料內(nèi)部具有很高的位錯密度，其會引起載流子泄漏和非輻射復(fù)合中心增多等不良影響，從而降低器件的內(nèi)量子效率；另一方面，由于GaN材料折射率高于藍(lán)寶石襯底以及外部封裝樹脂，使得有源區(qū)產(chǎn)生的光子在GaN上下界面發(fā)生多次全反射，嚴(yán)重降低器件的光提取效率。
[0004]圖形化襯底(簡稱PSS)通過在藍(lán)寶石襯底表面制作具有細(xì)微結(jié)構(gòu)的圖形，然后在圖形化襯底表面進行LED材料外延，由于圖形化的界面改變了 GaN材料的生長過程，從而能夠抑制缺陷向外延表面的延伸，進而提高了器件內(nèi)量子效率；同時，粗糙化的GaN藍(lán)寶石界面能散射從有源區(qū)發(fā)射的光子，使得原本全反射的光子有機會出射到器件外部，從而能夠有效地提高器件的光提取效率?；趫D形化襯底的外延材料制成的器件參數(shù)表明，其在20mA下的光功率水平相比普通未圖形化的藍(lán)寶石襯底制作的器件的光功率增加了 30%以上，因此采用圖形化襯底是提高GaN-LED光提取效率的一種有效方法。
[0005]目前，傳統(tǒng)的藍(lán)寶石圖形化襯底上的圖形主要采用圓錐體結(jié)構(gòu)(也稱為蒙古包結(jié)構(gòu)，如圖1所示)，圓錐體底部的直徑約為2-3 μ m，高度約為1-2 μ m，相鄰兩個圓錐體的底部間距約為0-1 μ m。然而，使用上述結(jié)構(gòu)的圖形化襯底生長外延后會在某些局部區(qū)域出現(xiàn)較大的缺陷，由于該圖形化襯底上GaN外延生長類似于側(cè)向外延，緩沖層經(jīng)過熱處理后會在圓錐體底部區(qū)域形成晶核，隨著生長溫度及生長速率的提高，GaN側(cè)向生長會越來越明顯，最后會在圓錐體頂部連接形成平整面，此生長方式會使底部產(chǎn)生的位錯等缺陷發(fā)生彎曲，甚至集中在圓錐體頂部，形成位錯簇，嚴(yán)重的還會在外延表面形成V型缺陷，此缺陷會導(dǎo)致器件性能急劇惡化，尤其以抗靜電和反向漏電的惡化表現(xiàn)更加明顯。
[0006]此外，該圖形化襯底的圓錐體底部間距以及傾角的變化可能會導(dǎo)致從有源區(qū)發(fā)出的部分光在經(jīng)過圓錐體的反射后依然在內(nèi)部形成全反射，在對光的提取效率方面仍然存在一定的上升空間。因此，需要開發(fā)一種圖形化襯底，使其在進行外延生長時，降低缺陷密度，提高LED器件電學(xué)性能，同時改善LED的光提取效率，提高LED器件的光學(xué)性能。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種圖形化襯底用掩膜版、圖形化襯底及其制造方法，在利用該圖形化襯底用掩膜版制作的圖形化襯底上生長的LED結(jié)構(gòu)具有較高的晶體質(zhì)量和光提取效率，LED器件電學(xué)性能優(yōu)異。
[0008]本發(fā)明提供的一種圖形化襯底用掩膜版，包括光刻板，所述光刻板上包括單元陣列和網(wǎng)格，所述單元陣列包括若干個呈掩膜圖形的單元，所述網(wǎng)格由條狀邊線交叉連接形成，并包括若干個由所述條狀邊線圍成的網(wǎng)格單元，每一個所述網(wǎng)格單元的內(nèi)部設(shè)有所述單元陣列中的一個單元。
[0009]本發(fā)明所提供的圖形化襯底用掩膜版用于在襯底上形成預(yù)設(shè)的襯底圖形，其可以是正相掩膜版或者負(fù)相掩膜版。
[0010]所述圖形化襯底用掩膜版為正相掩膜版時，所述光刻板透光，所述單元陣列和網(wǎng)格不透光，所述單元陣列和網(wǎng)格可以直接設(shè)置(如貼附)在所述光刻板的一側(cè)表面上。在使用時，在所述襯底上涂覆正相光刻膠，經(jīng)曝光和顯影后，掩膜版透光部分下方的光刻膠溶解，從而在光刻膠上形成光刻膠圖形(即掩膜版上不透光部分組成的圖形)，在以該光刻膠圖形作為掩膜對襯底進行刻蝕后，可在襯底上形成襯底圖形，即可制得圖形化襯底。
[0011]進一步地，所述圖形化襯底用掩膜版為負(fù)相掩膜版時，所述光刻板不透光，所述單元陣列可以為形成于所述光刻板上的呈掩膜圖形的開孔，所述網(wǎng)格可以為形成于所述光刻板上的開口。在使用時，在所述襯底上涂覆負(fù)相光刻膠，經(jīng)曝光和顯影后，掩膜版不透光部分下方的光刻膠溶解，從而在光刻膠上形成光刻膠圖形(即掩膜版上透光部分組成的圖形)，在以該光刻膠圖形作為掩膜對襯底進行刻蝕后，可在襯底上形成襯底圖形，即可制得圖形化襯底。
[0012]本發(fā)明在圖形化襯底用掩膜版上設(shè)計網(wǎng)格，并使所述單元陣列中的每一個單元位于所述網(wǎng)格的網(wǎng)格單元內(nèi)部，利用該圖形化襯底用掩膜版所制作的圖形化襯底能夠使襯底單元之間連接處產(chǎn)生的位錯得到有效的抑制，從而使大部分位錯終止于襯底單元的側(cè)壁或者網(wǎng)格的側(cè)壁上，因此能夠極大提高在該圖形化襯底上生長的LED的晶體質(zhì)量和光提取效率。
[0013]根據(jù)本發(fā)明所提供的圖形化襯底用掩膜版，所述掩膜圖形為圓形，所述網(wǎng)格單元呈等邊三角形，所述單元位于所述網(wǎng)格單元的中央位置。
[0014]在本發(fā)明中，所述圓形不限于常規(guī)的圓形，其還可以是類似圓形的其它形狀，例如橢圓形、多棱形等；所述網(wǎng)格單元為由所述條狀邊線圍成的最小單元，所述網(wǎng)格單元可以呈正三角形，并且所述圓形的圓心可以位于所述正三角形網(wǎng)格單元的中心位置。
[0015]進一步地，所述單元可以為不透光的圓片。具體地，本發(fā)明提供的圖形化襯底用掩膜版包括透光的光刻板，所述透光的光刻板上貼附有圓片陣列和網(wǎng)格，所述圓片陣列包括若干個不透光的圓片，所述網(wǎng)格由不透光的條狀邊線交叉連接形成，所述網(wǎng)格包括若干個由所述條狀邊線圍成的網(wǎng)格單元，每一個所述網(wǎng)格單元的內(nèi)部設(shè)有一個所述圓片。
[0016]進一步地,所述條狀邊線的寬度為0.l_5um,例如為l_3um,進一步例如為2_3um,所述圓形的直徑為0.l-5um,例如l_3um,進一步例如為2_3um,所述等邊三角形的邊長為
0.Ι-lOum,例如 4_8um,進一步例如為 6_8um。[0017]本發(fā)明還提供一種圖形化襯底，包括襯底，所述襯底上包括襯底單元陣列和襯底網(wǎng)格，所述襯底單元陣列包括若干個呈襯底圖形的襯底單元，所述襯底網(wǎng)格由脊?fàn)钸吘€交叉連接形成，并包括若干個由所述脊?fàn)钸吘€圍成的襯底網(wǎng)格單元，每一個所述襯底網(wǎng)格單元的內(nèi)部設(shè)有所述襯底單元陣列中的一個襯底單元。
[0018]進一步地，所述襯底圖形為圓錐體、圓臺體或頂部為弧線的圓臺體，所述襯底圖形的底部直徑為0.l-5um，高度為0.l_5um，相鄰襯底圖形底部之間的間距為0.l_5um ;所述脊?fàn)钸吘€橫斷面的形狀呈上窄下寬狀(例如可以為三角形、圓弧形、梯形等)，所述脊?fàn)钸吘€的底部寬度為0.l_5um，高度為0.l_5um，所述襯底網(wǎng)格單元呈等邊三角形，所述等邊三角形的邊長為0.Ι-lOum，所述襯底單元位于所述襯底網(wǎng)格單元的中央位置。
[0019]進一步地，所述襯底圖形的底部直徑可以為l-3um，例如2-3um，高度可以為l-3um，例如1-1.5um，角度(即襯底圖形側(cè)面與底面之間的夾角)可以為10-80度，例如45-80度；所述脊?fàn)钸吘€的底部寬度可以為l-3um，例如2_3um，高度可以為l_3um，例如1-1.5um，所述等邊三角形的邊長為4-8um，例如6-8um，所述脊?fàn)钸吘€的底角可以為10-80度，例如45-80度。
[0020]在本發(fā)明中，所述單元陣列/襯底單元陣列的排列方式可以為常規(guī)圖形化襯底的排列方式；所述網(wǎng)格單元/襯底網(wǎng)格單元的排列方式只要能夠使所述每一個所述單元/襯底單元被置于一個網(wǎng)格單元/襯底網(wǎng)格單元的內(nèi)部即可。在本發(fā)明具體方案中，所述網(wǎng)格/襯底網(wǎng)格可以由三組平行的條狀邊線/脊?fàn)钸吘€交叉連接形成，各組平行的條狀邊線/脊?fàn)钸吘€呈一定角度交叉，三組平行的條狀邊線/脊?fàn)钸吘€中的各一條圍成所述網(wǎng)格單元/襯底網(wǎng)格單元。具體地，三組平行的條狀邊線/脊?fàn)钸吘€中，第一組可以呈水平分布，第二組可以沿第一組順時針60度分布，第三組可以沿第一組逆時針60度分布，并且各組平行的條狀邊線/脊?fàn)钸吘€中相鄰兩條條狀邊線/脊?fàn)钸吘€具有相同的間距，此時可以圍成正三角形的網(wǎng)格單元/襯底網(wǎng)格單元。
[0021]進一步地，三組平行脊?fàn)钸吘€中的各一條脊?fàn)钸吘€相交于一處形成相交處，所述相交處為三棱柱狀結(jié)構(gòu)。
[0022]進一步地，所述圖形化襯底是利用上述任一所述的圖形化襯底用掩膜版對襯底進行光刻和刻蝕而制得。
[0023]本發(fā)明還提供一種圖形化襯底的制造方法，利用上述任一所述的圖形化襯底用掩膜版對襯底進行光刻和刻蝕，制得圖形化襯底。
[0024]本發(fā)明所采用的襯底可以為硅襯底、碳化硅襯底、玻璃襯底或藍(lán)寶石襯底，所述襯底的尺寸可以為2英寸、3英寸、4英寸或更大尺寸；本發(fā)明所述的光刻為本領(lǐng)域常規(guī)的光刻技術(shù)，所述刻蝕為本領(lǐng)域常規(guī)的干法刻蝕或濕法刻蝕，進一步地，所述干法刻蝕可以為電感耦合等離子體(ICP)干法刻蝕。
[0025]具體地，本發(fā)明所提供的制造方法，包括如下步驟:
[0026]在襯底上涂覆光刻膠；
[0027]利用上述任一所述的圖形化襯底用掩膜版對所述光刻膠進行曝光和顯影，在所述光刻膠上形成光刻膠圖形；
[0028]對形成所述光刻膠圖形的襯底進行干法刻蝕，在襯底上形成襯底圖形后，去除光刻膠，制得圖形化襯底。[0029]具體地，在使用上述正相掩膜版時，在襯底上涂覆正相光刻膠；在使用上述負(fù)相掩膜版時，在襯底上涂覆負(fù)相光刻膠。所述光刻膠的厚度可以為2-6um，例如4um。
[0030]進一步地，所述干法刻蝕的刻蝕氣體采用Cl2和BCl3,所述Cl2與BCl3的流量比為1:2-8,例如I: 4，所述干法刻蝕的RF功率為1500-2500W,例如2000W, ICP功率為700-1700W，例如 1200W。
[0031]本發(fā)明所提供的制造方法，還可以包括如下步驟:
[0032]在襯底上形成阻擋層；
[0033]在所述阻擋層上涂覆光刻膠；
[0034]利用上述任一所述的圖形化襯底用掩膜版對所述光刻膠進行曝光和顯影，在所述光刻膠上形成光刻膠圖形；
[0035]對形成所述光刻膠圖形的襯底進行第一次濕法刻蝕，在所述阻擋層上形成阻擋層圖形；
[0036]去除光刻膠，對形成所述阻擋層圖形的襯底進行第二次濕法刻蝕，在襯底上形成襯底圖形后，去除阻擋層，制得圖形化襯底。
[0037]進一步地，所述阻擋層可以是二氧化硅層，其厚度可以為l-2um。所述第一次濕法刻蝕采用的刻蝕液可以為常規(guī)的BOE溶液(HF =NH4F=1:6)。
[0038]進一步地，所述第二次濕法刻蝕采用的刻蝕液為磷酸和硫酸的混合溶液，所述磷酸的質(zhì)量百分比濃度為80-85%，所述硫酸的質(zhì)量百分比濃度為95-98%，所述混合溶液中磷酸與硫酸的體積比為1:1_2，例如1:1.5，所述第二次濕法刻蝕的溫度為250-300°C，例如280°C。本發(fā)明可以通過控制上述干法刻蝕或濕法刻蝕過程中的相關(guān)工藝參數(shù)來制得不同形貌的圖形化襯底，例如可以使襯底單元為圓錐或圓臺等。
[0039]本發(fā)明所提供的圖形化襯底用掩膜版制作簡單，適用性強，其通過在單元外圍形成網(wǎng)格，從而使利用該掩膜版制作的圖形化襯底在襯底單元外圍形成襯底網(wǎng)格，其不僅能夠阻止襯底單元周圍位錯的延伸，而且能夠使襯底單元之間連接處產(chǎn)生的位錯得到有效的抑制，從而使大部分位錯終止于襯底單元的側(cè)壁或者襯底網(wǎng)格的側(cè)壁上，因而能夠極大提高在該圖形化襯底上生長的LED的晶體質(zhì)量和光提取效率生長，器件電學(xué)性能優(yōu)異。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的圖形化襯底的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]圖2為本發(fā)明實施例1的圖形化襯底的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖3為本發(fā)明實施例1的襯底網(wǎng)格的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖4為圖3的襯底網(wǎng)格相交處的局部放大示意圖。
【具體實施方式】
[0044]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖和實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0045]實施例1[0046]—、制作圖形化襯底用掩膜版
[0047]在透光基板(即光刻板)的一側(cè)表面上貼附不透光網(wǎng)格和若干個不透光圓片，制成圖形化襯底用掩膜版，掩膜版上的圖形為由不透光網(wǎng)格和不透光圓片組成的圖形。
[0048]該圖形化襯底用掩膜版中，不透光網(wǎng)格由寬度約為2um的三組平行的不透光條狀邊線呈60度交叉連接形成，并包括若干個由不透光條狀邊線圍成的形狀和尺寸相同的網(wǎng)格單元，網(wǎng)格單元呈正三角形，正三角形的邊長約為6um ;不透光圓片的直徑約為2um，并且每一個網(wǎng)格單元內(nèi)部的中央位置貼附有一個不透光圓片，即不透光圓片的圓心位于正三角形網(wǎng)格單元的中心位置。
[0049]二、制造圖形化襯底
[0050]采用上述制作的圖形化襯底用掩膜版并利用干法刻蝕制造圖形化襯底的步驟包括:
[0051]1、光刻
[0052]取2英寸的藍(lán)寶石襯底，在其上涂覆約4 μ m厚的正性光刻膠(如AZ500)后，將光刻膠烘干，并利用上述制作的圖形化襯底用掩膜版對光刻膠進行曝光和顯影，在光刻膠上形成光刻膠圖形(即將掩膜版的圖形復(fù)制到光刻膠上)。
[0053]2、干法刻蝕
[0054]采用ICP干法刻 蝕對形成光刻膠圖形的藍(lán)寶石襯底進行干法刻蝕，其中刻蝕氣體采用Cl2和BCl3, Cl2與BCl3的流量比約為I: 4，1^功率約為2000胃，10?功率約為1200W,從而在藍(lán)寶石襯底上形成襯底圖形(即將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到藍(lán)寶石襯底上)，去除光刻膠，制得圖形化襯底。
[0055]采用掃描電子顯微鏡(SEM)檢測上述制得的圖形化襯底的形貌，平面結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示；該圖形化襯底上包括圓錐體陣列和網(wǎng)格102，圓錐體陣列包括若干個圓錐體結(jié)構(gòu)101，圓錐體結(jié)構(gòu)101的底部直徑約為2um，高度約為1.5um ;網(wǎng)格102的平面結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，網(wǎng)格102由三組平行的脊?fàn)钸吘€104呈60度交叉連接形成，脊?fàn)钸吘€104橫斷面呈三角形，脊?fàn)钸吘€104的底部寬度約為2um，高度約為1.5um,網(wǎng)格102包括若干個由脊?fàn)钸吘€104圍成的形狀和尺寸相同的網(wǎng)格單元103，網(wǎng)格單元103呈正三角形，正三角形的邊長均約為6um，每一個正三角形網(wǎng)格單元103的中心位置上具有一個圓錐體結(jié)構(gòu)102 ;并且，該圖形化襯底的網(wǎng)格102中，每三條脊?fàn)钸吘€104相交于一處，形成相交處105，每三個相交處105構(gòu)成正三角形網(wǎng)格單元103的三個頂點，相交處105呈三棱柱狀(如圖4所示)。
[0056]實施例2
[0057]采用實施例1制作的圖形化襯底用掩膜版利用濕法刻蝕制造圖形化襯底的步驟包括:
[0058]1、形成阻擋層
[0059]取2英寸藍(lán)寶石襯底，在其上沉積一層厚度為1.5 μ m的二氧化硅層作為阻擋層。
[0060]2、光刻
[0061]在二氧化硅層上涂覆3μπι厚的正性光刻膠后，將光刻膠烘干，并利用實施例1制作的圖形化襯底用掩膜版對光刻膠進行曝光和顯影，在光刻膠上形成光刻膠圖形。
[0062]3、第一次濕法刻蝕
[0063]采用BOE溶液(HF =NH4F=1:6)對形成光刻膠圖形的藍(lán)寶石襯底進行第一次濕法刻蝕，在二氧化硅層上形成阻擋層圖形(即將光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到二氧化硅層上)，隨后去除光刻膠。
[0064]4、第二次濕法刻蝕
[0065]對形成阻擋層圖形的藍(lán)寶石襯底進行第二次濕法刻蝕，其中刻蝕液為85%的磷酸和98%的硫酸的混合溶液，混合溶液中磷酸與硫酸的體積比為1:1.5，刻蝕的溫度為280°C，從而在襯底上形成襯底圖形，隨后去除二氧化硅層，制得形貌與實施例1相同的圖形化襯
。
[0066]實施例3
[0067]在制作圖形化襯底用掩膜版步驟中，除不透光網(wǎng)格由寬度約為3um的三組平行的不透光條狀邊線呈60度交叉連接形成，網(wǎng)格單元呈正三角形，正三角形的邊長約為8um，不透光圓片的直徑約為3um ;制造圖形化襯底步驟中，Cl2與BCl3的流量比約為1: 8外，其它同實施例1，制得圖形化襯底。
[0068]采用掃描電子顯微鏡(SEM)檢測上述制得的圖形化襯底的形貌，結(jié)果表明:該圖形化襯底上包括圓臺體陣列和網(wǎng)格，圓臺體陣列包括若干個圓臺體結(jié)構(gòu)，圓臺體結(jié)構(gòu)的底部直徑約為3um，高度約為lum，角度(即圓臺體側(cè)面與底面的夾角)約為45度，相鄰圓臺體結(jié)構(gòu)底部之間的間距約為4um，網(wǎng)格由三組平行的脊?fàn)钸吘€呈60度交叉連接形成，脊?fàn)钸吘€橫斷面呈等腰梯形，脊?fàn)钸?線的底部寬度約為3um，高度約為lum，底角(即等腰梯形的腰與底邊之間的夾角)約為45度，網(wǎng)格包括若干個由脊?fàn)钸吘€圍成的形狀和尺寸相同的網(wǎng)格單元，網(wǎng)格單元呈正三角形，正三角形的邊長均約為8um，每一個正三角形網(wǎng)格單元的中心位置上具有一個圓臺體結(jié)構(gòu)。
[0069]對照例I
[0070]在透光基板的一側(cè)表面上貼附若干個不透光圓片，制成圖形化襯底用掩膜版，不透光圓片的直徑為2um，不透光圓片的排列方式與實施例1相同。
[0071]采用上述制作的圖形化襯底用掩膜版并利用實施例1的光刻和干法刻蝕步驟制造圖形化襯底，采用掃描電子顯微鏡檢測制得的圖形化襯底的形貌，結(jié)果表明:該圖形化襯底上包括圓錐體陣列和網(wǎng)格，圓錐體陣列包括若干個圓錐體結(jié)構(gòu)，圓錐體結(jié)構(gòu)的底部直徑為2um，高度為1.5um。
[0072]試驗例I
[0073]采用相同的常規(guī)LED生長工藝(兩步法生長模式)，分別在實施例1和對照例I制得的圖形化襯底上生長LED結(jié)構(gòu)，具體包括:首先在實施例1和對照例I制得的圖形化襯底上形成20nm的GaN緩沖層，接著在GaN緩沖層上形成2um的不摻雜的GaN層，然后在不摻雜的GaN層上形成1.5um的η型摻雜的GaN層，隨后生長InGaN/GaN多量子阱結(jié)構(gòu)(8對)，再生長30nm的P型摻雜的AlGaN層和300nm的摻鎂GaN層,最后制作p型歐姆接觸和η型歐姆接觸，即制得LED結(jié)構(gòu)，將實施例1和對照例I制得的圖形化襯底上生長的LED結(jié)構(gòu)分別記作LED結(jié)構(gòu)I和LED結(jié)構(gòu)2。
[0074]采用X射線衍射儀測試上述制得的LED結(jié)構(gòu)晶體質(zhì)量，結(jié)果表明:LED結(jié)構(gòu)I在
(002)和(102)方向的半高寬分別為240和245，而LED結(jié)構(gòu)2在(002)和(102)方向的半高寬為290和300，由此說明在本發(fā)明的圖形化襯底上生長的LED結(jié)構(gòu)的晶體質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)圖形化藍(lán)寶石襯底，其原因可能是由于本發(fā)明圖形化襯底上的圓錐體結(jié)構(gòu)周圍形成有網(wǎng)格，該網(wǎng)格使圓錐體結(jié)構(gòu)之間連接處產(chǎn)生的位錯得到了有效的抑制。
[0075]試驗例2
[0076]采用常規(guī)方法將試驗例I中的LED結(jié)構(gòu)I和LED結(jié)構(gòu)2分別制作成尺寸為350 μ mX 350 μ m的芯片，分別記作芯片I和芯片2。
[0077]分別對上述芯片I和芯片2通入20mA的電流后，測定其LED結(jié)構(gòu)的工作電壓和發(fā)光亮度，結(jié)果表明:芯片I的LED結(jié)構(gòu)I的工作電壓為2.95V，發(fā)光亮度為32mW，而芯片2的LED結(jié)構(gòu)2的工作電壓為2.99V，發(fā)光亮度為28mW，由此說明在本發(fā)明的圖形化襯底上生長的LED結(jié)構(gòu)的光提取效率有所提高。
[0078]此外，采用LED抗靜電測試儀對上述芯片I和芯片2進行抗靜電能力測試，結(jié)果表明:芯片I的抗靜電擊穿電壓最高能達到8000V，而芯片2的抗靜電擊穿電壓最高只能達到4000V,由此表明利用本發(fā)明的圖形化襯底能夠大幅提升LED器件的電學(xué)性能。
[0079]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種圖形化襯底用掩膜版，其特征在于，包括光刻板，所述光刻板上包括單元陣列和網(wǎng)格，所述單元陣列包括若干個呈掩膜圖形的單元，所述網(wǎng)格由條狀邊線交叉連接形成，并包括若干個由所述條狀邊線圍成的網(wǎng)格單元，每一個所述網(wǎng)格單元的內(nèi)部設(shè)有所述單元陣列中的一個單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖形化襯底用掩膜版，其特征在于，所述掩膜圖形為圓形，所述網(wǎng)格單元呈等邊三角形，所述單元位于所述網(wǎng)格單元的中央位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖形化襯底用掩膜版，其特征在于，所述條狀邊線的寬度為0.l_5um,所述圓形的直徑為0.l_5um,所述等邊三角形的邊長為0.l-10um。
4.一種圖形化襯底，其特征在于，包括襯底，所述襯底上包括襯底單元陣列和襯底網(wǎng)格，所述襯底單元陣列包括若干個呈襯底圖形的襯底單元，所述襯底網(wǎng)格由脊?fàn)钸吘€交叉連接形成，并包括若干個由所述脊?fàn)钸吘€圍成的襯底網(wǎng)格單元，每一個所述襯底網(wǎng)格單元的內(nèi)部設(shè)有所述襯底單元陣列中的一個襯底單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖形化襯底，其特征在于，所述襯底圖形為圓錐體、圓臺體或頂部為弧線的圓臺體，所述襯底圖形的底部直徑為0.l_5um，高度為0.l_5um，相鄰襯底圖形底部之間的間距為0.l-5um ;所述脊?fàn)钸吘€橫斷面的形狀呈上窄下寬狀，所述脊?fàn)钸吘€的底部寬度為0.l-5um，高度為0.l-5um，所述襯底網(wǎng)格單元呈等邊三角形，所述等邊三角形的邊長為0.Ι-lOum，所述襯底單元位于所述襯底網(wǎng)格單元的中央位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的圖形化襯底，其特征在于，所述圖形化襯底是利用權(quán)利要求1-3任一所述的圖形化襯底用掩膜版對襯底進行光刻和刻蝕而制得。
7.一種圖形化襯底的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 在襯底上涂覆光刻膠； 利用權(quán)利要求1至3任一所述的圖形化襯底用掩膜版對所述光刻膠進行曝光和顯影，在所述光刻膠上形成光刻膠圖形； 對形成所述光刻膠圖形的襯底進行干法刻蝕，在襯底上形成襯底圖形后，去除光刻膠，制得圖形化襯底。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述干法刻蝕的刻蝕氣體采用Cl2和BCl3，所述Cl2與BCl3的流量比為I: 2-8，所述干法刻蝕的RF功率為1500-2500W, ICP功率為 700-1700W。
9.一種圖形化襯底的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 在襯底上形成阻擋層； 在所述阻擋層上涂覆光刻膠； 利用權(quán)利要求1至3任一所述的圖形化襯底用掩膜版對所述光刻膠進行曝光和顯影，在所述光刻膠上形成光刻膠圖形； 對形成所述光刻膠圖形的襯底進行第一次濕法刻蝕，在所述阻擋層上形成阻擋層圖形； 去除光刻膠，對形成所述阻擋層圖形的襯底進行第二次濕法刻蝕，在襯底上形成襯底圖形后，去除阻擋層，制得圖形化襯底。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述第二次濕法刻蝕采用的刻蝕液為磷酸和硫酸的混合溶液，所述磷酸的質(zhì)量百分比濃度為80-85%，所述硫酸的質(zhì)量百分比濃度為95-98%，所述混合溶液中磷酸與硫酸的體積比為1: 1-2，所述第二次濕法刻蝕的溫度為 250-300°C。
【文檔編號】H01L33/22GK103792784SQ201410058087
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】黃小輝, 鄭遠(yuǎn)志, 周德保, 滕龍, 霍麗艷, 楊東, 陳向東, 康建, 梁旭東 申請人:圓融光電科技有限公司