LED衬底结构及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种LED衬底结构及其制作方法，通过第一反光体环包凸形结构、第二反光体形成碗状图形，提高LED发光效率和发光亮度的同时，能够提高LED的轴向发光亮度，且不降低LED的晶体质量；此外，本发明专利技术所提供的LED衬底结构的制作方法工艺简单、成本低廉，适于大规模商业化生产；本发明专利技术所提供的LED衬底结构能够更有效地提高LED的发光效率、发光亮度及轴向发光亮度，能够加快LED进入高端照明领域和寻常百姓家的产业化进程，符合LED的可持续发展战略。

【技术实现步骤摘要】
LED衬底结构及其制作方法
本专利技术涉及半导体光电芯片制造
，特别涉及一种LED衬底结构及其制作方法。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，环保意识的增强，对家居环境、休闲和舒适度追求的不断提高，灯具灯饰也逐渐由单纯的照明功能转向照明和装饰共存的局面，具有照明和装饰双重优势的固态冷光源LED取代传统光源进入人们的日常生活成为必然之势。GaN基LED自从20世纪90年代初商业化以来，经过二十几年的发展，其结构已趋于成熟和完善，已能够满足人们现阶段对灯具装饰的需求；但要完全取代传统光源进入照明领域，发光亮度的提高却是LED行业科研工作者永无止境的追求。在内量子效率(已接近100％)可提高的空间有限的前提下，LED行业的科研工作者把目光转向了外量子效率，提出了可提高光提取率的多种技术方案和方法，例如图形化衬底技术、侧壁粗化技术、DBR技术、优化电极结构、在衬底或透明导电膜上制作二维光子晶体等。其中图形化衬底最具成效，尤其是2010年以来，在政府各种政策的激励和推动下，无论是锥状结构的干法图形化衬底技术还是金字塔形状的湿法图形化衬底技术都得到了飞速的发展，其工艺已经非常成熟，并于2012年完全取代了平衬底，成为LED芯片的主流衬底，使LED的晶体结构和发光亮度都得到了革命性的提高。当然，减薄后，在LED衬底的背面蒸镀DBR的技术也能在一定程度上提高LED的发光亮度。然而，减薄后，LED晶片已经很薄(只有80um左右)，非常容易裂片，且一旦出现异常都不易于做返工处理，只能报废，所以DBR工艺的成本远不止材料和加工成本，更多的则是隐形成本。所以现阶段LED代替传统照明光源，进入照明领域，进入寻常百姓家，所遇到的问题不是亮度达不到的问题，而是物美价不廉的问题，而这种问题一般都是结构不够合理、工艺技术不够优化，造成制造成本不够科学所导致的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种LED衬底结构及其制作方法，以解决现有的LED或者发光亮度不够，或者制作过程中容易裂片，成本较高的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种LED衬底结构，所述LED衬底结构包括：衬底，所述衬底上形成有周期性阵列排布的凸形结构及反光体，所述反光体包括第一反光体和第二反光体，所述第一反光体环包所述凸形结构，所述第二反光体位于所述第一反光体上方，所述第二反光体形成碗状图形，所述碗状图形位于所述凸形结构的上方，所述第一反光体和第二反光体一体形成。可选的，在所述的LED衬底结构中，所述凸形结构便于连接GaN层。可选的，在所述的LED衬底结构中，所述反光体的材料为氮化硅及二氧化硅中的一种或两种组合。可选的，在所述的LED衬底结构中，所述衬底和凸形结构的材料为蓝宝石。本专利技术还提供一种LED衬底结构的制作方法，所述LED衬底结构的制作方法包括：提供衬底；刻蚀所述衬底，以在所述衬底上形成周期性阵列排布的凸形结构；在所述衬底上形成反光体，所述反光体包括第一反光体和第二反光体，所述第一反光体环包所述凸形结构，所述第二反光体位于所述第一反光体上方，所述第二反光体形成碗状图形，所述碗状图形位于所述凸形结构的上方，所述第一反光体和第二反光体一体形成。可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，刻蚀所述衬底，以在所述衬底上形成周期性阵列排布的凸形结构包括：在所述衬底上形成掩膜层；利用光刻和刻蚀工艺，去除部分掩膜层，暴露出部分衬底；刻蚀暴露出的部分衬底，以在所述衬底上形成周期性阵列排布的凸形结构；去除剩余的掩膜层。可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，在所述衬底上形成掩膜层中，所述掩膜层的材料为二氧化硅、氮化硅及氮氧化硅中的至少一种，所述掩膜层的厚度为0.1μm～1μm。可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，利用干法或者湿法刻蚀工艺刻蚀暴露出的部分衬底。可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，当利用湿法刻蚀工艺刻蚀暴露出的部分衬底时，选用的刻蚀液为硫酸和磷酸的混合液，所述混合液中硫酸和磷酸的体积比为3:1～10:1，工艺温度为200℃～300℃，工艺时间为1分钟～60分钟。可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，当利用干法刻蚀工艺刻蚀暴露出的部分衬底时，选用的干法刻蚀工艺为感应耦合等离子体干法刻蚀工艺。可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，在所述衬底上形成反光体，所述反光体包括第一反光体和第二反光体，所述第一反光体环包所述凸形结构，所述第二反光体位于所述第一反光体上方，所述第二反光体形成碗状图形，所述碗状图形位于所述凸形结构的上方，所述第一反光体和第二反光体一体形成包括：在所述衬底及凸形结构上形成反光层；在所述反光层上形成光刻胶；以刻蚀选择比为3:1～10:1的比例刻蚀所述光刻胶和反光层，直至光刻胶完全去除并且凸形结构的顶壁露出，以在所述衬底上形成反光体，所述反光体包括第一反光体和第二反光体，所述第一反光体环包所述凸形结构，所述第二反光体位于所述第一反光体上方，所述第二反光体形成碗状图形，所述碗状图形位于所述凸形结构的上方，所述第一反光体和第二反光体一体形成。可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，所述凸形结构便于连接GaN层。可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，所述反光体的材料为氮化硅及二氧化硅中的一种或两种组合。可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，所述衬底和凸形结构的材料为蓝宝石。在本专利技术提供的LED衬底结构及其制作方法中，通过第一反光体环包凸形结构、第二反光体形成碗状图形，提高LED发光效率和发光亮度的同时，能够提高LED的轴向发光亮度，且不降低LED的晶体质量；此外，本专利技术所提供的LED衬底结构的制作方法工艺简单、成本低廉，适于大规模商业化生产；本专利技术所提供的LED衬底结构能够更有效地提高LED的发光效率、发光亮度及轴向发光亮度，能够加快LED进入高端照明领域和寻常百姓家的产业化进程，符合LED的可持续发展战略。附图说明图1是本专利技术实施例的LED衬底结构的制作方法的流程示意图；图2～图10是本专利技术实施例的LED衬底结构的制作方法中所形成的器件结构的示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的LED衬底结构及其制作方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。请参考图1，其为本专利技术实施例的LED衬底结构的制作方法的流程示意图。如图1所示，所述LED衬底结构的制作方法包括：步骤S10：提供衬底；步骤S11：刻蚀所述衬底，以在所述衬底上形成周期性阵列排布的凸形结构；步骤S12：在所述衬底上形成反光体，所述反光体包括第一反光体和第二反光体，所述第一反光体环包所述凸形结构，所述第二反光体位于所述第一反光体上方，所述第二反光体形成碗状图形，所述碗状图形位于所述凸形结构的上方，所述第一反光体和第二反光体一体形成。具体的，请参考图2～图10，其为本专利技术实施例的LED衬底结构的制作方法中所形成的器件结构的示意图。如图2所示，提供衬底20，优选的，所述衬底20为蓝宝石衬底。接着，如图3～图5所示，刻蚀所述衬底20，以在所述衬底20上形成周期性阵列排布的凸形结构22。首先，如图3所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED衬底结构，其特征在于，包括：衬底，所述衬底上形成有周期性阵列排布的凸形结构及反光体，所述反光体包括第一反光体和第二反光体，所述第一反光体环包所述凸形结构，所述第二反光体位于所述第一反光体上方，所述第二反光体形成碗状图形，所述碗状图形位于所述凸形结构的上方，所述第一反光体和第二反光体一体形成。

【技术特征摘要】
1.一种LED衬底结构，其特征在于，包括：衬底，所述衬底上形成有周期性阵列排布的凸形结构及反光体，所述反光体包括第一反光体和第二反光体，所述第一反光体环包所述凸形结构，所述第二反光体位于所述第一反光体上方，所述第二反光体形成碗状图形，所述碗状图形位于所述凸形结构的上方，所述第一反光体和第二反光体一体形成。2.如权利要求1所述的LED衬底结构，其特征在于，所述凸形结构便于连接GaN层。3.如权利要求1所述的LED衬底结构，其特征在于，所述反光体的材料为氮化硅及二氧化硅中的一种或两种组合。4.如权利要求1～3中任一项所述的LED衬底结构，其特征在于，所述衬底和凸形结构的材料为蓝宝石。5.一种LED衬底结构的制作方法，其特征在于，包括：提供衬底；刻蚀所述衬底，以在所述衬底上形成周期性阵列排布的凸形结构；在所述衬底上形成反光体，所述反光体包括第一反光体和第二反光体，所述第一反光体环包所述凸形结构，所述第二反光体位于所述第一反光体上方，所述第二反光体形成碗状图形，所述碗状图形位于所述凸形结构的上方，所述第一反光体和第二反光体一体形成。6.如权利要求5所述的LED衬底结构的制作方法，其特征在于，刻蚀所述衬底，以在所述衬底上形成周期性阵列排布的凸形结构包括：在所述衬底上形成掩膜层；利用光刻和刻蚀工艺，去除部分掩膜层，暴露出部分衬底；刻蚀暴露出的部分衬底，以在所述衬底上形成周期性阵列排布的凸形结构；去除剩余的掩膜层。7.如权利要求6所述的LED衬底结构的制作方法，其特征在于，在所述衬底上形成掩膜层中，所述掩膜层的材料为二氧化硅、氮化硅及氮氧化硅中的至少一种，所述掩膜层的厚度为0.1μm～1μm。8.如权利要求6所述的LED衬底结构的制作方法，其特征在于，利用干法或...

【专利技术属性】
技术研发人员：马新刚，丁海生，李芳芳，李东昇，江忠永，
申请(专利权)人：杭州士兰明芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33