复合衬底及其制备方法、发光二极管芯片的制备方法技术

本申请公开了一种复合衬底及其制备方法，基于该复合衬底，本申请公开了一种垂直结构发光二极管芯片的制备方法。在本申请提供的复合衬底中，由于夹在第一图形层和第二图形层之间的第一氮化镓层的厚度小于第一突起结构的高度，所以，第一图形层上的第一突起结构和第二图形层上的第二突起结构能够相互连接贯通，而且又由于第二图形层上的各个第二突起结构相互连接在一起，如此，第一图形层和第二图形层能够形成一整体相互连接的可被湿法腐蚀溶液所腐蚀的图形。当湿法腐蚀溶液一旦从复合衬底的侧面开始腐蚀图形层时，其能够较好地渗入蚀刻到每个突起结构，如此方便后续外延衬底的湿法腐蚀剥离。此外，该复合衬底还能够保证后续外延层的晶体质量。

【技术实现步骤摘要】
复合衬底及其制备方法、发光二极管芯片的制备方法
本申请涉及发光二极管领域，尤其涉及一种复合衬底及其制备方法，基于该复合衬底，本申请还尤其涉及一种垂直结构发光二极管芯片的制备方法。
技术介绍
蓝绿发光二极管芯片包括水平结构发光二极管芯片和垂直结构发光二极管芯片，其中，水平结构发光二极管芯片由于采用蓝宝石衬底作基板，其导热性较差，影响芯片的可靠性，特别是在大功率照明方面对散热要求较高的情形下，水平结构发光二极管芯片的劣势更加明显。而垂直结构发光二极管芯片由于其可以采用导热性能较好的基板如硅基板，其具有较高的可靠性和较好的电流扩散效果，成为目前发光二极管发展的重要方向之一。垂直结构发光二极管芯片的衬底包括碳化硅(SiC)衬底和蓝宝石衬底。目前，由于蓝宝石衬底较SiC衬底便宜而且容易获取，因而采用蓝宝石衬底是垂直结构发光二极管芯片最常用的衬底。为制作垂直结构发光二极管芯片必须将蓝宝石衬底剥离。目前，最主要广泛采用的蓝宝石衬底剥离技术是激光剥离技术。采用激光剥离技术一方面需要采用昂贵的激光剥离设备，另一方面剥离是靠激光烧蚀外延层界面，剥离的成品率不高，特使是目前广泛应用的4、6寸蓝宝石衬底，由于外延工艺使得最终生长出来的外延片翘曲度大，整片外延片的剥离层往往不是在同一水平面上，使得激光的聚焦蚀刻点更不容易、剥离的成品率更低。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种复合衬底及其制备方法，以通过湿法剥离技术实现垂直结构发光二极管的衬底和外延结构有效剥离。此外，本申请还提供了一种垂直结构发光二极管芯片的制备方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种复合衬底的制备方法，包括：提供外延衬底；在所述外延衬底上形成第一图形层，所述第一图形层包括多个相互隔离的第一突起结构，所述多个相互隔离的第一突起结构之间存在间隙；在所述间隙上形成第一氮化镓层，所述第一氮化镓层的厚度小于所述第一突起结构的高度；在所述第一突起结构上以及所述第一氮化镓层上形成第二图形层，所述第二图形层包括多个第二突起结构，各个所述第二突起结构相互连接在一起；所述第一图形层和所述第二图形层的材料均为能够被湿法腐蚀液所腐蚀的材料。可选地，所述第一氮化镓层的厚度不超过所述第一突起结构的高度的2/3。可选地，每个所述第二突起结构覆盖至少一个所述第一突起结构。可选地，所述第一图形层和/或所述第二图形层的材料包括SiO2、SiN、GaAs、AlGaAs、AlAs、AlGaInP、AlInP和GaInP中的至少一种。可选地，所述第一突起结构和/或所述第二突起结构包括鼓出的圆包、子弹头、锥形、金字塔、圆台和梯形台结构中的至少一种。一种复合衬底，包括：外延衬底；形成在所述外延衬底上的第一图形层；所述第一图形层包括多个相互隔离的第一突起结构，所述多个相互隔离的第一突起结构存在存在间隙；形成在所述间隙之上的第一氮化镓层，所述第一氮化镓层的厚度小于所述第一突起结构的高度；形成在所述第一突起结构上以及所述第一氮化镓层上的第二图形层；所述第二图形层包括多个第二突起结构，各个所述第二突起结构相互连接在一起；所述第一图形层和所述第二图形层的材料均为能够被湿法腐蚀液所腐蚀的材料。可选地，所述第一氮化镓层的厚度不超过所述第一突起结构的高度的2/3。可选地，每个所述第二突起结构覆盖至少一个所述第一突起结构。可选地，所述第一图形层和/或所述第二图形层的材料包括SiO2、SiN、GaAs、AlGaAs、AlAs、AlGaInP、AlInP和GaInP中的至少一种。一种垂直结构发光二极管芯片的制备方法，包括：采用上述任一实施方式所述的制备方法制备复合衬底；在所述复合衬底上依次外延形成第二氮化镓层、第一掺杂类型的氮化镓层、多量子阱结构、电子阻挡层、第二掺杂类型的氮化镓层和欧姆接触层；其中，所述第一掺杂类型与所述第二掺杂类型的导电类型相反；在所述欧姆接触层上形成导电层；在所述导电层上形成金属反射镜层；将导电基板的第一表面与所述金属反射镜层连接在一起；采用湿法腐蚀方法蚀刻第一图形层和第二图形层，以使所述第一图形层和第二图形层空心化，从而将所述外延衬底以及所述第一氮化镓层从所述第二氮化镓层上剥离掉；蚀刻所述第二氮化镓层直至露出第一掺杂类型的氮化镓层，从而在所述第一掺杂类型的氮化镓层上形成第一电极的制作区域；在所述第一电极的制作区域形成第一电极；在所述第一电极的周围形成第一电极隔离层，以使所述第一电极与所述多量子阱结构、电子阻挡层、第二掺杂类型的氮化镓层、欧姆接触层实现隔离；在所述导电基板的第二表面上形成第二电极；所述第一表面和所述第二表面相对。相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：通过本申请提供的复合衬底的制备方法制备出的复合衬底中，由于夹在第一图形层和第二图形层之间的第一氮化镓层的厚度小于第一突起结构的高度，所以，第一图形层上的第一突起结构和第二图形层上的第二突起结构能够相互连接贯通，而且又由于第二图形层上的各个第二突起结构相互连接在一起，如此，第一图形层和第二图形层能够形成一整体相互连接的可被湿法腐蚀溶液所腐蚀的图形。如此，湿法腐蚀溶液一旦从复合衬底的侧面开始腐蚀图形层时，其能够较好地渗入蚀刻到每个突起结构(包括第一突起结构和第二突起结构)，如此方便后续外延衬底的腐蚀剥离。此外，形成在第一图形层和第二图形层之间的第一氮化镓层可以看作是其上镶嵌有多个相互隔离的第一突起结构的一整体层结构，从该整体层结构突出的第一突起结构部分可以作为后续外延层的晶核，因而，该整体层结构有利于生长出晶体质量较好的氮化镓晶体。在该晶体质量较好的氮化镓晶体上生长出的第二氮化镓层的晶体质量也较好，进而能够保证在复合衬底上后续外延生长的发光二极管的晶体质量，从而保证发光二极管的发光效率。附图说明为了清楚地理解本申请的技术方案，下面将描述本申请具体实施方式时用到的附图做一简要说明。图1是本申请实施例提供的复合衬底的制备方法流程示意图；图2A至图2D是本申请提供的复合衬底的制备方法中一系列制程对应的结构示意图；图3是本申请实施例提供的垂直结构二极管芯片的制备方法的流程示意图；图4A至图4J为本申请实施例提供的垂直结构二极管芯片的制备方法中一系列制程对应的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本申请的具体实施方式进行详细描述。图1是本申请实施例提供的复合衬底的制备方法流程示意图。图2A至图2D是本申请提供的复合衬底的制备方法中一系列制程对应的结构示意图。如图1所示，该制备方法包括以下步骤：S101、提供外延衬底20：作为示例，所述外延衬底可以为蓝宝石衬底。此外，外延衬底还可以为：硅衬底，SiC等其它Ⅲ/Ⅴ、Ⅱ/Ⅵ族半导体衬底。图2A是提供的外延衬底20的结构示意图。需要说明，该外延衬底20可以为表面平整的衬底。S102、在所述外延衬底20上形成第一图形层21，所述第一图形层21包括多个相互隔离的第一突起结构211，所述多个相互隔离的第一突起结构211之间存在间隙212：本步骤可以具体为，采用本领域惯用的技术手段在外延衬底20上形成第一材料层，然后对该第一材料层进行干法蚀刻，形成第一图形层21。图2B(1)和图2B(2)分别是执行完该步骤后对应的截面结构示意图和俯视图。如图2B(1)和图2B(2)所示，形成的第一图形层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合衬底的制备方法，其特征在于，包括：提供外延衬底；在所述外延衬底上形成第一图形层，所述第一图形层包括多个相互隔离的第一突起结构，所述多个相互隔离的第一突起结构之间存在间隙；在所述间隙上形成第一氮化镓层，所述第一氮化镓层的厚度小于所述第一突起结构的高度；在所述第一突起结构上以及所述第一氮化镓层上形成第二图形层，所述第二图形层包括多个第二突起结构，各个所述第二突起结构相互连接在一起；所述第一图形层和所述第二图形层的材料均为能够被湿法腐蚀液所腐蚀的材料。

【技术特征摘要】
1.一种复合衬底的制备方法，其特征在于，包括：提供外延衬底；在所述外延衬底上形成第一图形层，所述第一图形层包括多个相互隔离的第一突起结构，所述多个相互隔离的第一突起结构之间存在间隙；在所述间隙上形成第一氮化镓层，所述第一氮化镓层的厚度小于所述第一突起结构的高度；在所述第一突起结构上以及所述第一氮化镓层上形成第二图形层，所述第二图形层包括多个第二突起结构，各个所述第二突起结构相互连接在一起；所述第一图形层和所述第二图形层的材料均为能够被湿法腐蚀液所腐蚀的材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一氮化镓层的厚度不超过所述第一突起结构的高度的2/3。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，每个所述第二突起结构覆盖至少一个所述第一突起结构。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一图形层和/或所述第二图形层的材料包括SiO2、SiN、GaAs、AlGaAs、AlAs、AlGaInP、AlInP和GaInP中的至少一种。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一突起结构和/或所述第二突起结构包括鼓出的圆包、子弹头、锥形、金字塔、圆台和梯形台结构中的至少一种。6.一种复合衬底，其特征在于，包括：外延衬底；形成在所述外延衬底上的第一图形层；所述第一图形层包括多个相互隔离的第一突起结构，所述多个相互隔离的第一突起结构存在存在间隙；形成在所述间隙之上的第一氮化镓层，所述第一氮化镓层的厚度小于所述第一突起结构的高度；形成在所述第一突起结构上以及所述第一氮化镓层上的第二图形层；所述第二图形层包括多个第二突起结构，各个所述第二突起结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：林志伟，陈凯轩，姜伟，卓祥景，汪洋，童吉楚，尧刚，
申请(专利权)人：厦门乾照光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35