[实用新型]图形化衬底及用于制作所述衬底的掩膜版

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，特别涉及一种图形化衬底及用于制作所述衬底的掩膜版。

背景技术

以GaN、InGaN以及A1GaN为主的III-V氮化物是近年来备受关注的半导体材料，其1.9eV-6.2eV连续可变的直接带隙，优异的物理、化学稳定性，高饱和电子迁移率等特性，使其成为激光器、发光二极管(LED)等光电子器件的最优选材料。

通常氮化物光电子器件制备在蓝宝石衬底上，而蓝宝石与GaN材料晶格常数相差15％，热膨胀系数和化学性质也相差较大。大的晶格失配使在蓝宝石衬底上生长的氮化物外延层缺陷密度较大，这些缺陷会向后向相邻窗口漫延，从而使GaN有源区的缺陷密度增大。当发光波长为410纳米时，GaN材料和蓝宝石之间光的全反射角为44.8°，这使得有源区产生近90％的光被限制在器件内，经多次反射而被吸收，这样即增加了LED的发热量，也使其发光亮度减弱。

为了缓解GaN外延层与衬底之间由于晶格失配造成的应力，降低GaN外延层中的位错密度，提高GaN材料的晶体质量，提高GaN基LED的发光亮度，LED行业引入了图形化衬底。所述图形化衬底是在衬底上通过湿法高温腐蚀或干法刻蚀形成类似半球形、圆台形、圆锥形、三角锥形、多棱锥形、柱形或一些不规则图形等微结构。所述图形化衬底通过这些微结构对光波形成散射或漫反射，增加光子逃逸的几率，从而提高LED的发光亮度。然而，现有技术中图形化衬底的微结构，无论是半球形、圆台形、圆锥形还是三角锥形，或者是其它图形，其表面都是光滑的，没有任何沟槽、凸起或阶梯。为了更好地降低GaN外延层与衬底之间晶格失配造成的应力，降低GaN外延层中的位错密度，提高GaN材料的晶体质量，更好地改善LED的发光亮度，在图形化衬底的微结构上再做阶梯的工作势在必行。然而在已形成图形化的衬底上再做阶梯的工艺比较复杂，工艺精度要求高，从而成本较高，如何在不增加成本的前提下，形成具有阶梯的微结构的图形化衬底，成为目前LED行业的研究重点之一。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种图形化衬底及用于制作所述衬底的掩膜版，用所述掩膜版采用一次光刻、二次刻蚀工艺形成具有阶梯型微结构的图形化衬底，工艺简单，成本低。

本实用新型提供一种图形化衬底，包括衬底和衬底表面的周期性图形，所述周期性图形包括下列情况中的任意一种：(1)由从下至上阶梯型依次堆叠的m+1个圆台、(2)由从下至上阶梯型依次堆叠的m+1个椭圆台、(3)由从下至上阶梯型依次堆叠的m+1个多棱台、(4)由从下至上阶梯型依次堆叠的m个圆台和位于最上端圆台的1个圆锥、(5)由从下至上阶梯型依次堆叠的m个椭圆台和位于最上端椭圆台的椭圆锥、(6)由从下至上阶梯型依次堆叠的m个多棱台和位于最上端多棱台的多棱锥，其中m为自然数，所述m的取值范围为1＜m＜1000。

作为优选：所述圆台、椭圆台、多棱台、圆锥、椭圆锥或多棱锥的侧面还具有凹槽或凸起。

作为优选：所述凹槽或凸起形状为方形、锯齿形或不规则形状。

作为优选：第i+1个圆台或椭圆台或多棱台位于第i个圆台或椭圆台或多棱台的上方，且第i+1个圆台或椭圆台或多棱台的底面直径小于第i个圆台或椭圆台或多棱台的顶面直径，所述i的取值范围为1≤i＜m。

作为优选：所述圆锥或椭圆锥或多棱锥的侧面与底面的夹角为40度-60度。

作为优选：所述圆台或椭圆台或多棱台的侧面与底面的夹角为40度-60度。

作为优选：所述周期性图形的底部关键尺寸为2μm-5μm，高度为1.5μm-5μm，相邻两个图形的底部间距为3μm-10μm。

本实用新型还提供一种掩膜版，所述掩膜版包括圆形阵列、椭圆形阵列或多边形阵列。

作为优选：所述圆形阵列、椭圆形阵列或多变形阵列中的每一圆形、椭圆形或多边形的区域内部分别包含m+1个同心圆环、同心椭圆环或同心多边形环。

作为优选：所述m+1个同心圆环或同心椭圆环或同心多边形环的边缘还具有方形、锯齿形或不规则形状的图案。

作为优选：第i+1个圆环或椭圆环或多边形环位于第i个圆环或椭圆环或多边形环的内侧，且所述第一个圆环或椭圆环或多边形环至第m+1个圆环或椭圆环或多边形环的透光率呈公差非零的等差数列，所述i的取值范围为1≤i＜m。

作为优选：所述圆形或椭圆形或多边形的关键尺寸为2μm-5μm，圆形阵列或椭圆形阵列或多边形阵列的间距为3μm-10μm。