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1、10申请公布号CN104218132A43申请公布日20141217CN104218132A21申请号201310203777322申请日20130529H01L33/2020100171申请人苏州新纳晶光电有限公司地址215021江苏省苏州市园区苏虹东路388号72发明人傅华吴思蔡金王辉王怀兵74专利代理机构南京苏科专利代理有限责任公司32102代理人陆明耀陈忠辉54发明名称一种氮化镓图形衬底的制备方法57摘要本发明揭示了一种氮化镓图形衬底的制备方法，本方法先将衬底进行热处理，降温；再在衬底上生长一层氮化物成核层；退火，使衬底表面形成成核层的结晶；然后，在结晶的氮化物成核层上生长厚度为24U。
2、M非故意掺杂氮化镓层；在非故意掺杂氮化镓层上生长N型氮化镓层并进行刻蚀最终形成图形衬底。本发明的方法可以得到不同形貌、尺寸的图案，工艺过程容易控制；刻蚀速度快，生产效率高；在NGAN结构上生长，避免了晶格失配现象，降低外延层中的位错密度等优点。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104218132ACN104218132A1/1页21一种氮化镓图形衬底的制备方法，其特征在于包括以下步骤步骤一、采用气相外延生长技术，在气相外延生长反应室里将衬底进行热处理，降温；步骤二、在衬底上生长一层非晶。
3、氮化镓缓冲层；步骤三、退火，使衬底表面形成多晶氮化镓缓冲层；步骤四、在结晶的氮化物成核层上生长非故意掺杂氮化镓层；步骤五、在非故意掺杂氮化镓层生长N型氮化镓层；步骤六、在N型氮化镓层上进行图形刻蚀；其中，所述衬底材料为蓝宝石、碳化硅、硅、砷化镓、氧化锌中的一种。2根据权利要求1所述的一种氮化镓图形衬底的制备方法，其特征在于所述步骤六中的图形刻蚀需先将图形转移至N型氮化镓层后，通过光刻工艺或纳米压印方法进行图形刻蚀。3根据权利要求1所述的一种氮化镓图形衬底的制备方法，其特征在于所述图形刻蚀的图形为圆形、圆柱、三角锥、子弹头中的一种，所述图形尺寸为130NM4UM。权利要求书CN104218132。
4、A1/3页3一种氮化镓图形衬底的制备方法技术领域0001本发明涉及一种可提高LED发光效率与光取出效率的氮化镓图形衬底的方法，属于半导体技术领域。背景技术0002GAN材料是第三代半导体材料。当前，进一步降低LED制造成本，提高LED的发光效率与光取出效率，是LED产业面临的主要挑战之一。0003目前，用于GAN生长最普通的衬底是蓝宝石衬底，即三氧化二铝晶体，其优点是化学稳定性好、不吸收可见光、价格适中、制造技术相对成熟。为了提高LED的发光效率，人们通常采用图形衬底技术，通过在蓝宝石衬底表面制备具有细微结构的图形，然后在这种图形化的衬底表面进行LED材料外延。0004通常PSS衬底的制作方法。
5、如下蓝宝石衬底上制作图形化掩膜，刻蚀蓝宝石，去掉掩膜，得到图形化的蓝宝石衬底。0005由于蓝宝石衬底比较坚硬，无论是干法刻蚀还是湿法刻蚀，制作过程对设备和工艺要求很高。由于蓝宝石的ALO键键能较大，刻蚀困难，一般刻蚀速率只能达到60NM/MIN，而且图形形貌较难控制，整片图形做好一致性、均匀性都有一定难度。而GAN刻蚀速率能达到120NM/MIN。0006而且，在外延生长过程中，PSS蒙古包侧壁上N面和R面不可避免地有核岛产生，这些成核岛在合并的过程中会导致新的位错出现，而且由于底部区域GAN侧向生长模式，必然导致底部平面地区产生的位错会向侧壁方向弯转，位错向侧壁转向会使得PSS顶部附近容易形。
6、成位错簇，位错簇使得漏电通道得到较大的扩展，进而器件极易发生漏电击穿。0007如中国专利200910010921中揭示了一种氮化镓基LED外延片及其生长方法，通过生长非掺杂GAN层，减少外延层的位错密度。但外延片的出光效率并没有大幅度的提高。发明内容0008本发明的目的解决上述技术问题，提出一种LED图形衬底的制备方法。0009本发明的目的，将通过以下技术方案得以实现一种氮化镓图形衬底的制备方法，包括以下步骤步骤一、采用气相外延生长技术，在气相外延生长反应室里将衬底进行热处理，降温；步骤二、在衬底上生长一层非晶氮化镓缓冲层；步骤三、退火，使衬底表面形成多晶氮化镓缓冲层；步骤四、在结晶的氮化物成。
7、核层上生长非故意掺杂氮化镓层；步骤五、在非故意掺杂氮化镓层生长N型氮化镓层；步骤六、在N型氮化镓层上进行图形刻蚀；其中，所述衬底材料为蓝宝石、碳化硅、硅、砷化镓、氧化锌中的一种。0010优选地，所述步骤六中的图形刻蚀是将图形转移至N型氮化镓层后，通过传统光说明书CN104218132A2/3页4刻工艺或纳米压印方法进行图形刻蚀。0011优选地，刻蚀的图形为圆形、圆柱、三角锥、子弹头、多边形等，图形尺寸为130NM4UM。0012本发明的有益效果主要体现在相对现有技术中在蓝宝石衬底上进行刻蚀，N型氮化镓刻蚀容易，刻蚀速度快，生产效率高，而且可以得到不同形貌、尺寸的图案，工艺过程容易控制；在NGA。
8、N结构上进行外延生长，避免了晶格失配现象，降低外延层中的位错密度，避免了器件发生漏电击穿现象；图形化结构接近有源层，能更有效反射从有源区发射的光子，大大提高了光提取效率。附图说明0013图1是本发明的LED外延片平面结构示意图。具体实施方式0014本发明揭示了一种氮化镓图形衬底的制备方法，以下结合图1具体介绍整个过程，包括如下步骤步骤一、将衬底放入气相外延生长反应室，在H2环境中，11001200条件下，对其进行高温净化处理。所述衬底1材料为蓝宝石、碳化硅、硅、砷化镓、氧化锌中的一种。0015步骤二、在衬底1上生长一层非晶氮化物成核层氮化物成核层的生长温度为510570，生长压力为400MBA。
9、R800MBAR，厚度为20NM50NM。0016步骤三、在温度10501150条件下，将低温生长的非晶缓冲层通过高温形成多晶氮化镓缓冲层。0017步骤四、在温度10001200，生长压力为200MBAR800MBAR条件下，生长1UM4UM厚度的非故意掺杂氮化镓层2。0018步骤五、在温度11001200，生长压力100700MBAR条件下，在非故意掺杂氮化镓层2上生长厚度为24UMN型氮化镓层3；步骤六、将生长有N型氮化镓层3的衬底取出，利用光刻或压印的方法形成目标周期性图形；步骤七、将光刻或压印后的衬底进行刻蚀，可选用ICP/IBE/湿法刻蚀等方式，刻蚀结束后取出，进行有机、无机清洗，得。
10、到周期性凹凸图形。0019其中所述的纳米压印技术采用的工艺流程为1）首先采用电子束光刻等技术，在硅、石英、氮化硅、金刚石等材料上制备出含目标图案的母版；2）在均匀涂覆有光刻胶或蒸镀SIO2的N型氮化镓层3上涂覆一层压印胶，将母版用机械力压在压印胶上；3）将母版移去，目标图案便压印到光刻胶上，形成周期性图形。0020此纳米压印的技术对于需要制备纳米级别尺寸的图形，可以很好地保持目标图形的形貌及尺寸，而且大大提高生产效率。0021最后如果需要制成外延片，则可以在图形衬底上依次生长N型铝氮化镓层4、有源层5，P型氮化镓层6，即可得到完整的LED外延结构。0022最后需要说明的是，纳米压印与光刻两种刻蚀方法均有各自的优点。采用纳米压印技术的优点在于不需要使用曝光机，图形尺寸可以做到纳米级。而光刻工艺可以借鉴目说明书CN104218132A3/3页5前蓝宝石图形衬底的制备方法，工艺成熟，尤其针对微米级图案刻蚀更为方便。具体采用何种刻蚀方法可以根据具体的需要进行选择。0023本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。说明书CN104218132A1/1页6图1说明书附图CN104218132A。