[发明专利]基于图形化模板的半导体器件及其制作方法

说明书

本申请公开了一种基于图形化模板的半导体器件及其制作方法，该半导体器件包括图形化的模板以及支撑于图形化模板上的外延结构，所述图形化的模板包括阵列设置的多个微柱。该半导体器件的制作方法包括步骤：s1、在衬底上生长模板材料；s2、通过刻蚀，获得具有微柱阵列的图形化模板；s3、在图形化模板上外延生长外延结构。本发明方法可以明显提高深紫外LED的外量子效率。

技术领域

本申请涉及一种半导体器件，特别是涉及一种基于图形化模板的半导体器件及其制作方法，应用于深紫外LED等器件时，可以提高其光提取效率。

背景技术

AlGaN基紫外LED在不同的领域有着广泛的应用，例如探测，医疗，通信，净化，消毒，等等。与传统的汞光源相比，氮化物紫外LED有无汞环保，工作电压低，功耗低，简单便携，寿命长等方面的优势。但是目前紫外LED的效率相对比较低，尤其是深紫外LED，波长小于360nm的紫外LED的外量子效率大多低于10％，还有很大的提升空间。

深紫外LED有着很大的实用价值，但是目前它的外量子效率低，这主要是因为：外延生长的AlGaN材料位错密度高，极化在量子阱中引起斯塔克效应，高Al组分的AlGaN材料P型掺杂效率低，紫外LED的光提取效率低等等。其中外延AlGaN材料位错密度高和光提取效率低在很大程度上制约了深紫外LED外量子效率的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图形化模板的半导体器件及其制作方法，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种基于图形化模板的半导体器件，包括图形化的模板以及支撑于图形化模板上的外延结构，所述图形化的模板包括阵列设置的多个微柱。

优选的，在上述的基于图形化模板的半导体器件中，所述微柱的截面为圆形、六边形、正方形或三角形。

优选的，在上述的基于图形化模板的半导体器件中，每个所述微柱的最大截面半径在0.1～2微米。

优选的，在上述的基于图形化模板的半导体器件中，相邻所述微柱之间的间距在0.1～2微米。

优选的，在上述的基于图形化模板的半导体器件中，所述图形化的模板的厚度在10～20微米。

优选的，在上述的基于图形化模板的半导体器件中，所述图形化的模板采用AlN材质，所述外延结构包括AlGaN层。

优选的，在上述的基于图形化模板的半导体器件中，该半导体器件为深紫外LED。

相应的，本申请还公开了一种基于图形化模板的半导体器件的制作方法，包括步骤：

s1、在衬底上生长模板材料；

s2、通过刻蚀，获得具有微柱阵列的图形化模板；

s3、在图形化模板上外延生长外延结构。

优选的，在上述的基于图形化模板的半导体器件的制作方法中，所述衬底为蓝宝石。

优选的，在上述的基于图形化模板的半导体器件的制作方法中，通过HVPE方式生长所述模板材料。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明可以使用常规的刻蚀工艺，得到柱状的图形化AlN模板，在图形化的AlN模板上外延深紫外LED器件结构，一方面起到了侧向外延的作用，能够提高外延生长的晶体质量；另一方面，柱状的图形化AlN能够提高深紫外LED的光提取效率；同时本发明采用的是先图形化后外延器件结构，这种方法能够避免后期图形化工艺对器件结构和电极的损伤。最终获得更高的外量子效率。

附图说明