CN107123715A - 一种正四角形图形化衬底 - Google Patents
一种正四角形图形化衬底 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107123715A CN107123715A CN201710295712.4A CN201710295712A CN107123715A CN 107123715 A CN107123715 A CN 107123715A CN 201710295712 A CN201710295712 A CN 201710295712A CN 107123715 A CN107123715 A CN 107123715A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- positive
- tetragonal
- patterned substrate
- adjacent
- periodization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 50
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 35
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- YQNQTEBHHUSESQ-UHFFFAOYSA-N lithium aluminate Chemical compound [Li+].[O-][Al]=O YQNQTEBHHUSESQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000001534 heteroepitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000001657 homoepitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明涉及一种正四角形图形化衬底,包括一衬底,所述衬底表面有周期化凸起或凹陷图形,所述凸起或凹陷图形的底边为正四角形且呈紧致排列,即每个排列正四角形任一边的垂直平分线通过该正四角形与相应的相邻正四角形的中心,且相邻正四角形之间具有间隙,排列正四角形的任一边与相邻正四角形对应的边关于该间隙轴对称。本发明的优点在于:本发明正四角形图形化衬底,其中,周期化凸起或凹陷四角图形的任一边与相邻四角图形对应的边轴对称,在保持占空比不变并且紧致排列的情况下,具有更大的图形间隙,拓宽了外延的工艺窗口,提高了产品的良率和可靠性;进而能够有效降低在其上生长的外延薄膜位错密度以及提高芯片的光提取效率。
Description
技术领域
本发明属于衬底制备技术领域,特别涉及一种正四角形图形化衬底。
背景技术
氮化镓(GaN)基高亮度发光二极管(HB-LED)具有广泛用途,特别是因在固态照明方面的应用前景而迅速发展。
虽然HB-LED已经商业化,但由于LED内量子效率(IQE)与光析出率(LEE)限制,制作高效HB-LED仍然困难。制约IQE提高的因素为GaN外延层与外延衬底之间存在较大的晶格失配度和热膨胀系数失配度,因而平面衬底上 GaN外延层内存在108~1010 cm-2的位错密度,致使LED的IQE不高。另外GaN层与空气的折射率相差较大,致使LED有源层内光子逃逸角度太小。低IQE与LEE限制了LED的外量子效率(EQE)即光效的提高。
将图形化衬底技术引入到GaN外延生长中,以单步外延实现了GaN的横向外延生长,克服了两步外延缺点,穿透位错密度大大降低。图形化衬底不但可以提高LED的IQE,同时还可以提高LED的LEE。
经检索,专利CN 102925969 B 公开了一种图形化的SiC衬底,包括在SiC单晶衬底表面有通过等离子刻蚀或者湿法腐蚀的方法形成的周期化凸起或凹陷图形,周期化凸起或凹陷图形为多边锥形、多边柱形、多棱台形、梯形多边台形、梯形圆台、半球形或球冠中的任一种;周期性图形是多边锥形、多边柱形、多棱台形、梯形多边台形、梯形圆台、半球形或球冠中任意两种或两种以上的组合;制作出有微观三维结构的SiC衬底,提高以4H-SiC和6H-SiC为衬底的GaN的异质外延和3C-SiC CN同质外延的外延质量。该图形化的SiC衬底是为了在衬底上形成一个个小的图形化衬底,进而形成一个个小二极管。
而对于整体图形化衬底,理想的图形化衬底是在保持尽量少的c-plane面积占比的同时,c-plane宽度需满足外延初始生长的最小尺寸要求。当图形尺寸缩小并保持c-plane面积占比不变的情况下,传统的半球形图形化衬底间隙太小,外延无法高质量生长。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种整体结构的正四角形图形化衬底,在保持占空比不变并且紧致排列的情况下,具有更大的图形间隙,确保外延材料的高质量生长。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:一种正四角形图形化衬底,其创新点在于:包括一衬底,所述衬底表面有周期化凸起或凹陷图形,所述凸起或凹陷图形的底边为正四角形且呈紧致排列,即每个排列正四角形任一边的垂直平分线通过该正四角形与相应的相邻正四角形的中心,且相邻正四角形之间具有间隙,排列正四角形的任一边与相邻正四角形对应的边关于该间隙轴对称。
进一步地,所述周期化图形的长度周期为100~8000nm,周期化图形的底边边长为10~5000nm,周期化图形的高度为0.1~10µm,相邻正四角形之间的间隙为50~1000nm。
进一步地,所述凸起或凹陷图形为正四角台形、正四角锥形或正四角柱形中的任一种。
进一步地,所述正四角形的顶角可以带有弧度,所述弧度的长度为0~500nm。
进一步地,所述正四角形的边长可以是直线、外凸的曲线或内凹的曲线中的任一种。
进一步地,所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅或铝酸锂中的任一种。
本发明的优点在于:
(1)本发明正四角形图形化衬底,其中,周期化凸起或凹陷四角图形的任一边与相邻四角图形对应的边轴对称,在保持占空比不变并且紧致排列的情况下,具有更大的图形间隙,拓宽了外延的工艺窗口,提高了产品的良率和可靠性;进而能够有效降低在其上生长的外延薄膜位错密度以及提高芯片的光提取效率;
(2)本发明正四角形图形化衬底,其中,正四角图形的顶角为圆角的正四角形,或边为外凸曲线的正四角形或边为内凹曲线中的正四角形,这样就更能够有效抑制图形化衬底上外延层的位错密度,提高晶体质量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明中正四角台形图形化衬底的结构示意图。
图2为本发明中正四角锥形图形化衬底的结构示意图。
图3为本发明中正四角柱形图形化衬底的结构示意图。
图4为本发明中底边正四角形顶角为圆弧曲线构成的结构示意图。
图5为本发明中底边正四角形边长为直线的结构示意图。
图6为本发明中底边正四角形边长为外凸曲线的结构示意图。
图7为本发明中底边正四角形边长为内凹曲线的结构示意图。
图8为本发明中一种正四角形柱状凸起的结构示意图。
图9为本发明中一种正四角形锥状凸起的结构示意图。
图10为本发明中一种正四角形台状凸起的结构示意图。
图11为本发明中一种正四角形柱状凹坑的结构示意图。
图12为本发明中一种正四角形锥状凹坑的结构示意图。
图13为本发明中一种正四角形台状凹坑的结构示意图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例
本实施例正四角形图形化衬底,如图1、2和3所示,包括一蓝宝石衬底1,该衬底1表面有通过纳米压印的方法形成的周期化凸起或凹陷正四角台形2、正四角锥形3或正四角柱形4,如图5所示,底边正四角形的边长为直线。
实施例中,底边正四角形呈紧致排列,即每个排列正四角形任一边的垂直平分线通过该正四角形与相应的相邻正四角形的中心,在误差范围内相邻正四角形之间具有相同间隙,该间隙为50~1000nm,排列正四角形的任一边与相邻正四角形对应的边关于该间隙轴对称。
实施例中,周期化凸起的四角台形2、四角锥形3及四角柱形4的结构示意图,如图8~10所示;周期化凹陷的四角台形2、四角锥形3及四角柱形4的结构示意图,如图11~13所示。
此外,为了能够有效抑制图形化衬底上外延层的位错密度,提高晶体质量;如图4所示,可以将底边正四角形的顶角可以设为带有弧度的圆角5,弧度的长度为0~500nm;或如图6所示,可以将正四角形的边长设为外凸曲线;或如图7所示,可以将正四角形的边长设为内凹曲线。
作为本领域技术人员,应当了解衬底不局限于蓝宝石衬底1,还可选用碳化硅衬底、硅衬底或铝酸锂衬底中的任一种。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种正四角形图形化衬底,其特征在于:包括一衬底,所述衬底表面有周期化凸起或凹陷图形,所述凸起或凹陷图形的底边为正四角形且呈紧致排列,即每个排列正四角形任一边的垂直平分线通过该正四角形与相应的相邻正四角形的中心,且相邻正四角形之间具有间隙,排列正四角形的任一边与相邻正四角形对应的边关于该间隙轴对称。
2.根据权利要求1所述的正四角形图形化衬底,其特征在于:所述周期化图形的长度周期为100~8000nm,周期化图形的底边边长为10~5000nm,周期化图形的高度为0.1~10µm,相邻正四角形之间的间隙为50~1000nm。
3.根据权利要求1所述的正四角形图形化衬底,其特征在于:所述凸起或凹陷图形为正四角台形、正四角锥形或正四角柱形中的任一种。
4.根据权利要求1所述的正四角形图形化衬底,其特征在于:所述正四角形的顶角可以带有弧度,所述弧度的长度为0~500nm。
5.根据权利要求1所述的正四角形图形化衬底,其特征在于:所述正四角形的边长可以是直线、外凸的曲线或内凹的曲线中的任一种。
6.根据权利要求1所述的正四角形图形化衬底,其特征在于:所述衬底为蓝宝石、碳化硅、硅或铝酸锂中的任一种。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710295712.4A CN107123715A (zh) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 一种正四角形图形化衬底 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710295712.4A CN107123715A (zh) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 一种正四角形图形化衬底 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107123715A true CN107123715A (zh) | 2017-09-01 |
Family
ID=59726083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710295712.4A Pending CN107123715A (zh) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | 一种正四角形图形化衬底 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107123715A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108538969A (zh) * | 2018-03-01 | 2018-09-14 | 马鞍山杰生半导体有限公司 | 一种氮化铝层裂纹的消除方法和应用 |
CN112786752A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-05-11 | 西安瑞芯光通信息科技有限公司 | 一种大功率垂直结构紫外led芯片的设计和制作方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102925969A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-02-13 | 上海应用技术学院 | 图形化的SiC衬底 |
CN103400913A (zh) * | 2013-07-22 | 2013-11-20 | 南昌黄绿照明有限公司 | 一种用于生长六方相GaN的矩形图形化硅衬底 |
-
2017
- 2017-04-28 CN CN201710295712.4A patent/CN107123715A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102925969A (zh) * | 2012-11-12 | 2013-02-13 | 上海应用技术学院 | 图形化的SiC衬底 |
CN103400913A (zh) * | 2013-07-22 | 2013-11-20 | 南昌黄绿照明有限公司 | 一种用于生长六方相GaN的矩形图形化硅衬底 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108538969A (zh) * | 2018-03-01 | 2018-09-14 | 马鞍山杰生半导体有限公司 | 一种氮化铝层裂纹的消除方法和应用 |
CN112786752A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-05-11 | 西安瑞芯光通信息科技有限公司 | 一种大功率垂直结构紫外led芯片的设计和制作方法 |
CN112786752B (zh) * | 2021-02-05 | 2022-02-22 | 西安瑞芯光通信息科技有限公司 | 一种大功率垂直结构紫外led芯片的设计和制作方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107170868A (zh) | 一种正六角形图形化衬底 | |
TWI640106B (zh) | 藍寶石基板及半導體發光元件 | |
CN105226144B (zh) | 具有双层微纳米阵列结构的led图形化衬底的制作方法 | |
WO2016107411A1 (zh) | 用于 led 外延晶圆制程的石墨承载盘 | |
CN106374020B (zh) | 一种薄膜芯片的制作方法及其薄膜芯片 | |
WO2015066955A1 (zh) | 一种用于ⅲ-ⅴ族氮化物生长的衬底结构及其制备方法 | |
JP2010021513A (ja) | パターン形成基板を具備した窒化物半導体発光素子及びその製造方法 | |
CN101931039A (zh) | 具有双层交错贯穿孔洞的氮化镓基发光二极管及其制作工艺 | |
CN107123715A (zh) | 一种正四角形图形化衬底 | |
CN104835890B (zh) | 用于倒装led芯片的衬底、外延片及其制作方法 | |
CN106711300B (zh) | 一种InGaN基黄色发光二极管结构 | |
CN105206730B (zh) | 一种led衬底及其制作方法 | |
CN102437264A (zh) | 半导体结构及其形成方法 | |
CN102176500B (zh) | 降低GaN外延生长位错集中的微纳米结构及其应用 | |
CN107039566A (zh) | 一种圆角三角形图形化衬底 | |
CN108172670A (zh) | Led外延片衬底结构及制造方法 | |
CN206003807U (zh) | 一种led蓝宝石片衬底结构 | |
CN104485402B (zh) | 图形化蓝宝石衬底的制作方法 | |
CN103107257A (zh) | Led磊晶结构及制程 | |
CN204441320U (zh) | 一种晶圆衬底 | |
KR101645574B1 (ko) | 3족 질화물 반도체층을 성장하는 방법 | |
TWI545796B (zh) | 發光二極體結構 | |
CN206353542U (zh) | 一种用于倒装芯片的蓝宝石图形衬底结构 | |
CN102255024B (zh) | 提高GaN外延材料质量的微纳米结构及其应用 | |
CN101420001B (zh) | 自我接合磊晶的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170901 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |