CN108336201B - 一种新型图形化衬底 - Google Patents
一种新型图形化衬底 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108336201B CN108336201B CN201810074402.4A CN201810074402A CN108336201B CN 108336201 B CN108336201 B CN 108336201B CN 201810074402 A CN201810074402 A CN 201810074402A CN 108336201 B CN108336201 B CN 108336201B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- core layer
- different
- cladding
- core
- 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.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 92
- 239000012792 core layer Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 62
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 4
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种新型图形化衬底，包括衬底，所述衬底上外延生长有核心层和包层，包层包覆在核心层外，包层与核心层保持同一高度或者不同高度，核心层和包层都至少设置一层，当核心层和包层设置两层或者两层以上时，不同的核心层的高度、形状相同或不同，不同的包层的高度、形状相同或者不同。本发明能够沿核心层向外，逐步加工出具有不同晶格、不同热膨胀系数以及应力应变系数的多层材料，根据需要做多种选择，可以得到小曲率半径、高质量外延层，对于光电子器件的发展，具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种图形化衬底。
背景技术
氮化镓（GaN）属于宽带隙半导体材料（～3.4eV），发光二极管（LED）是其最重要的一个应用。目前GaN单晶材料以及LED等芯片材料的生长方法，主要是金属有机化学气相沉积法（MOCVD）、氢化物气相外延法（HVPE）、分子束外延法（MBE）等，为了进一步延长LED等发光器件使用寿命，需要降低材料位错密度，提高晶体材料质量。为此人们发展了同质外延衬底制备技术，但是包括GaN单晶衬底材料在内的高质量衬底，生产成本相对较高导致价格一直居高不下，而图形化衬底则由于价格相对较低，制备工艺相对简单，而在产业化领域获得巨大应用。
目前的图形化衬底主要是通过光刻、干法刻蚀等工艺，在蓝宝石衬底上加工所需结构，这种结构虽然可以刻蚀出各种图形，但是材料结构单一，无法按照所需要求定制出多种结构的材料，并且无法更加有效地释放外延层与衬底间的应力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种新型图形化衬底，包括衬底，所述衬底上外延生长有核心层和包层，包层包覆在核心层外。
所述包层与核心层保持同一高度或者不同高度。
所述包层和核心层分别设为圆柱、椭圆柱或多边形柱体，该包层和核心层的形状相同或者不同。
所述核心层和包层采用相同或者不同的材料制成，核心层和包层分别由至少一种材料制成。
所述核心层和包层的厚度相同或者不同。
所述核心层和包层都至少设置一层，当核心层和包层设置两层或者两层以上时，不同的核心层的高度、形状相同或不同，不同的包层的高度、形状相同或者不同。
所述衬底上还设有缓冲层，核心层和包层分别生长在该缓冲层上，缓冲层上设有间隔分布且不同形状的左侧方位的核心层和右侧方位的核心层，右侧方位的核心层外设有包层，左侧方位的核心层上设有核心缓冲层，左侧方位的核心层外设有水平和竖直的包层。
所述右侧方位的核心层为矩形，设在该右侧方位的核心层外的包层为倒锥形，左侧方位的核心层为棱台状。
本发明沿核心层向外，逐步加工出具有不同晶格、不同热膨胀系数以及应力应变系数的多层材料，根据需要做多种选择，可以得到小曲率半径、高质量外延层，对于光电子器件的发展，具有重要意义。
附图说明
附图1为本发明实施例一剖面示意图；
附图2为本发明实施例一的俯视示意图；
附图3为本发明实施例二的俯视示意图；
附图4为本发明实施例三的剖面示意图；
附图5为本发明实施例四的剖面示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例一
如附图1和2所示，一种新型图形化衬底，包括衬底1，衬底1上生长一核心层2，核心层外进行外延生长有包层，包层具有三层，由内往外依次设置，分别为包层31、包层32和包层33，核心层和包层均为圆柱状。各个包层都采用同一种材料制成。具体制备为：首先在衬底1上生长一层厚膜核心层2材料，之后用光刻制备掩膜，得到核心层结构图案的保护膜，再用干法刻蚀为主，湿法刻蚀辅助的方法，得到核心层，之后移除掩膜、清洗；进行二次外延、三次外延及四次外延，每次外延之后，都再次重复掩膜及刻蚀等上述步骤，依次得到第一层包层31、第二层包层32及第三层包层33，每个层的材料均可以为本征半导体或n型（P型）掺杂。核心层和包层的高度一致。
实施例二
本实施例二与实施例一的结构基本相同，核心层2和包层为圆柱状，并且核心层和包层的高度相同， 其中外两个包层32和包层33由同一种材料制成，最内的包层按照对半分，其中一半的包层310和另外一半的包层311分别由两种不同材料制成。
实施例三
一种新型图形化衬底，包括衬底1，衬底1上生长一核心层2，核心层外进行外延生长有包层，包层具有三层，由内往外依次设置，分别为包层41、包层42和包层43。其中核心层2的高度最低，包层31和包层33的高度都高于核心层，包层32的高度低于包层31的高度但是高于核心层2的高度，形成上凸和下凹的结构。
实施例四
一种新型图形化衬底，包括衬底，在衬底上设置一层缓冲层，然后在缓冲层上间隔设置两个不同结构的核心层，分别位于衬底的左侧方位和右侧方位。其中右侧方位的核心层200为矩形，该矩形的核心层200外设倒锥形的包层300。左侧方位的核心层210为棱台状，在棱台状的核心层210上设置有核心缓冲层211，核心层210外设置包层310，该包层310具有水平段和竖直段，其中包层310的竖直段紧贴着核心层210，然后包层311设在包层310的水平段上。通过该种结构，有利于释放水平方向及垂直方向热应力。由于这两种图形化结构根本不同，对于外延生长材料产生的热应力完全不同，这样不仅仅在垂直方向释放应力，在沿衬底平面方向也会产生热应力的不同。
对于每个单元结构沿衬底平面有变化的图形化衬底，在短程范围内，都会产生应力以及结构的变化，而这种多个结构单元发生变化的情况下，对于器件材料结构的远程有序是一种改变，将会产生包括晶格变化的结构变化，进一步导致应力变化，晶格变化以及压电极化电场的变化，对于在微观结构上材料性质变化具有重要意义。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种新型图形化衬底，包括衬底，其特征在于，所述衬底上外延生长有核心层和包层，包层包覆在核心层外，所述包层与核心层保持同一高度或者不同高度；
所述衬底上还设有缓冲层，核心层和包层分别生长在该缓冲层上，缓冲层上设有间隔分布且不同形状的左侧方位的核心层和右侧方位的核心层，右侧方位的核心层外设有包层，左侧方位的核心层上设有核心缓冲层，左侧方位的核心层外设有水平和竖直的包层。
2.根据权利要求1所述的新型图形化衬底，其特征在于，所述包层和核心层分别设为圆柱、椭圆柱或多边形柱体，该包层和核心层的形状相同或者不同。
3.根据权利要求2所述的新型图形化衬底，其特征在于，所述核心层和包层采用相同或者不同的材料制成，核心层和包层分别由至少一种材料制成。
4.根据权利要求3所述的新型图形化衬底，其特征在于，所述核心层和包层的厚度相同或者不同。
5.根据权利要求4所述的新型图形化衬底，其特征在于，所述核心层和包层都至少设置一层，当核心层和包层设置两层或者两层以上时，不同的核心层的高度、形状相同或不同，不同的包层的高度、形状相同或者不同。
6.根据权利要求5所述的新型图形化衬底，其特征在于，所述右侧方位的核心层为矩形，设在该右侧方位的核心层外的包层为倒锥形，左侧方位的核心层为棱台状。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810074402.4A CN108336201B (zh) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | 一种新型图形化衬底 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810074402.4A CN108336201B (zh) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | 一种新型图形化衬底 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108336201A CN108336201A (zh) | 2018-07-27 |
| CN108336201B true CN108336201B (zh) | 2020-01-17 |
Family
ID=62925973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810074402.4A Active CN108336201B (zh) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | 一种新型图形化衬底 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108336201B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102270718A (zh) * | 2011-07-25 | 2011-12-07 | 映瑞光电科技(上海)有限公司 | 一种氮化物led结构及其制备方法 |
| CN103165771A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-06-19 | 天津三安光电有限公司 | 一种具有埋入式孔洞结构的氮化物底层及其制备方法 |
| CN107548517A (zh) * | 2015-05-15 | 2018-01-05 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 用于制造氮化物化合物半导体器件的方法 |
-
2018
- 2018-01-25 CN CN201810074402.4A patent/CN108336201B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102270718A (zh) * | 2011-07-25 | 2011-12-07 | 映瑞光电科技(上海)有限公司 | 一种氮化物led结构及其制备方法 |
| CN103165771A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-06-19 | 天津三安光电有限公司 | 一种具有埋入式孔洞结构的氮化物底层及其制备方法 |
| CN107548517A (zh) * | 2015-05-15 | 2018-01-05 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 用于制造氮化物化合物半导体器件的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108336201A (zh) | 2018-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20070257264A1 (en) | CATALYST-FREE GROWTH OF GaN NANOSCALE NEEDLES AND APPLICATION IN InGaN/GaN VISIBLE LEDS | |
| JP5244487B2 (ja) | 窒化ガリウム成長用基板及び窒化ガリウム基板の製造方法 | |
| KR20110061910A (ko) | 발광 소자 및 그 제조 방법 | |
| KR20120004159A (ko) | 기판구조체 및 그 제조방법 | |
| JP6704387B2 (ja) | 窒化物半導体成長用基板及びその製造方法、並びに半導体デバイス及びその製造方法 | |
| US9466759B2 (en) | Optoelectronic device and method for producing an optoelectronic device | |
| EP2559791A1 (en) | Single-crystal substrate, single-crystal substrate having crystalline film, crystalline film, method for producing single-crystal substrate having crystalline film, method for producing crystalline substrate, and method for producing element | |
| US10697089B2 (en) | Epitaxial substrate | |
| CN110783167A (zh) | 一种半导体材料图形衬底、材料薄膜及器件的制备方法 | |
| CN103430329A (zh) | 用于制造光电子半导体芯片的方法 | |
| KR101316115B1 (ko) | 수직형 발광 다이오드 제조방법 | |
| CN109599468B (zh) | 超宽禁带氮化铝材料外延片及其制备方法 | |
| CN108336201B (zh) | 一种新型图形化衬底 | |
| WO2019099996A1 (en) | Stacking-fault-free nonpolar semipolar group iii-nitride substrates | |
| CN109728138B (zh) | 氮化铝自支撑衬底及其制备方法 | |
| US20140151714A1 (en) | Gallium nitride substrate and method for fabricating the same | |
| CN102347214A (zh) | 一种用于生长厚膜GaN材料的图形化模板的制备方法 | |
| TWI664747B (zh) | 圖案化基板與發光二極體晶圓 | |
| WO2022077254A1 (zh) | 微型led结构的制作方法 | |
| US20140124833A1 (en) | Nitride semiconductor structure | |
| US20230053953A1 (en) | Group iii nitride structures and manufacturing methods thereof | |
| KR20140071161A (ko) | 결정방향 정합성을 나타내는 패턴이 형성된 기판을 포함하는 반도체 발광소자 및 이의 제조방법 | |
| WO2022094018A1 (en) | Method of transferring a pattern to an epitaxial layer of a light emitting device | |
| CN111066158B (zh) | 发光器件表面粗化的方法与发光器件 | |
| KR101923673B1 (ko) | 질화갈륨계 반도체 소자를 제조하는 방법 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |