一种图形化复合衬底及LED外延片制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种图形化复合衬底及LED外延片。该图形化复合衬底包括：图形化基底；图形化外延缓冲层，所述图形化外延缓冲层覆盖所述图形化基底，所述图形化外延缓冲层背离所述图形化基底的一侧形成有多个第一微结构，所述第一微结构包括第一异质材料结构，所述第一异质材料结构至少位于所述第一微结构的顶部。本实用新型专利技术实施例解决了图形化蓝宝石衬底在生长氮化镓外延层时仍存在晶格失配，外量子效率小，发光亮度低的问题，实现了增强光提取效率，改善外延生长质量的效果，有助于提高LED的外量子效率。

【技术实现步骤摘要】
一种图形化复合衬底及LED外延片
本技术实施例涉及半导体领域，具体涉及一种图形化复合衬底及LED外延片。
技术介绍
随着市场应用需求不断提高且呈现多样化发展，氮化镓基LED产品的性能也需要进一步提高光电转化效率来满足。图1是现有技术中图形化蓝宝石衬底的结构示意图，如图1所示，图形化蓝宝石衬底包括蓝宝石衬底1以及在蓝宝石衬底1上形成的第二微结构2。目前的图形化蓝宝石衬底可以一定程度上缓解氮化镓外延生长时的应力，降低位错密度，提升外量子效率，同时也可以通过图形阵列适当增加LED器件光线的出光效率，有效提高出光率。因此，图形化蓝宝石衬底已经成功替代蓝宝石平片衬底作为氮化镓外延生长基板，但是随着LED广泛的使用，对LED产品的性能要求越来越高，尤其在特殊的高科技领域需要面积更小、亮度更高LED产品。然而，当前的图形化蓝宝石衬底提供的图形阵列对外延层生长应力的缓解能力有限，图形化蓝宝石衬底与氮化镓仍存在晶格适配大的问题，因而限制了LED外量子效率的进一步提升；同时图形阵列对改善光线的提取效率也有限，光线的出光效率需要进一步地提升。
技术实现思路
本技术提供一种图形化复合衬底及LED外延片，以解决图形化蓝宝石衬底与氮化镓仍存在晶格适配大，外量子效率小，发光亮度低的问题。第一方面，本技术实施例提供了一种图形化复合衬底，该图形化复合衬底包括：图形化基底；图形化外延缓冲层，所述图形化外延缓冲层覆盖所述图形化基底，所述图形化外延缓冲层背离所述图形化基底的一侧形成有多个第一微结构，所述第一微结构包括第一异质材料结构，所述第一异质材料结构至少位于所述第一微结构的顶部。可选地，所述第一微结构还包括位于底部的外延材料结构。可选地，以所述图形化基底朝向所述图形化外延缓冲层的方向为第一方向；所述外延材料在所述第一方向上占所述第一微结构的长度比例为R，其中，0％＜R≤95％。可选地，所述图形化基底的表面形成有多个第二微结构和/或多个凹坑，所述图形化外延缓冲层覆盖所述第二微结构和/或所述凹坑。可选的，所述第二微结构包括第二异质材料结构，所述第二异质材料结构至少位于所述第二微结构的顶部。可选地，所述第一微结构和所述第二微结构的形状分别为圆台型、圆锥型、棱锥型、棱台型和球冠型中至少一种。可选地，所述多个第二微结构和所述多个第一微结构均阵列排布；所述第二微结构的排布周期的范围为100nm-10μm，所述第一微结构的排布周期的范围为100nm-10μm。可选地，所述第二微结构的底面直径范围为500nm-20μm；所述第二微结构的高度范围为10nm-10μm；所述第一微结构的底面直径范围为500nm-20μm；所述第一微结构的高度范围为10nm-10μm。可选地，所述第一异质材料结构为二氧化硅结构、二氧化钛结构或氧化锌结构；所述图形化外延缓冲层为图形化氮化镓层；所述图形化基底为蓝宝石图形化基底。第二方面，本技术实施例还提供了一种LED外延片，包括如上述第一方面所述的图形化复合衬底，还包括位于所述图形化复合衬底上的外延层；所述图形化复合衬底包括图形化外延缓冲层，所述外延层与所述图形化外延缓冲层的材质相同。本技术实施例提供的一种图形化复合衬底及LED外延片，通过在图形化基底上设置图形化外延缓冲层，同时在图形化外延缓冲层中形成第一微结构，并且在第一微结构至少顶部位置形成第一异质材料结构，一方面利用外延层材料在图形化外延缓冲层上的生长过程为同质生长，避免外延材料的晶格缺陷，提高外延材料在第一微结构之间C面上的生长质量；另一方面，由于图形化外延缓冲层与图形化基底之间存在折射率差，而且在图形化外延缓冲层上设置有第一微结构，可以降低光线在出射界面发生全发射的几率，有助于提高LED光线的提取效率，改善外量子效率。附图说明图1现有技术中图形化蓝宝石衬底的结构示意图。图2为本技术实施例提供的一种图形化复合衬底的结构示意图。图3为本技术实施例提供的另一种图形化复合衬底的结构示意图。图4是本技术实施例提供的一种图形化复合衬底的局部电镜图。图5为本技术实施例提供的一种LED外延片的结构示意图。图6为本技术实施例提供的一种图形化复合衬底的制备方法流程示意图。图7为本技术实施例提供的一种图形化复合衬底的制备方法的结构流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。图2为本技术实施例提供的一种图形化复合衬底的结构示意图，如图2所示，一种图形化复合衬底，包括：图形化基底1；图形化外延缓冲层3，图形化外延缓冲层3覆盖图形化基底1，图形化外延缓冲层3背离图形化基底1的一侧形成有多个第一微结构4，第一微结构4包括第一异质材料结构41，第一异质材料结构41至少位于所述第一微结构4的顶部。其中，图形化基底1为常规的图形化衬底，例如图形化的蓝宝石衬底。图形化外延缓冲层3则主要采用与外延材料相同的材料制成，以便于外延材料在图形化外延缓冲层3上生长时同质生长，从而可以减少外延层生长时的晶格缺陷。第一微结构4中的第一异质材料结构41是由异质材料制备形成的一部分微结构，异质材料是指与外延材料不同的材料，例如二氧化硅、碳化硅材料等，其与外延材料存在一定的折射率差。图形化外延缓冲层3上的第一微结构4，是在平整的基底和平整的外延缓冲层上通过刻蚀等方式图形化所得，各第一微结构4之间存在一定的间隙，以使得外延缓冲层和外延层生长时由微结构之间的平整C面上生长。图形化外延缓冲层3上设置的多个第一微结构4，可以减少外延缓冲层3上的C面面积，避免外延材料生长时应力集中而产生缺陷，从而减少外延层的位错密度；同时第一微结构4的顶部为第一异质材料结构41，异质材料抑制外延材料的生长，可以使外延材料在第一微结构4的顶部进行应力释放，进一步避免外延生长时的位错；而且，图形化外延缓冲层的主体材料为外延材料，外延层在生长时会因为同质生长而具备较好的生长质量。另外，图形化外延缓冲层3上设置的多个第一微结构4，可以降低由外延层入射的光线在界面的全反射率，同时，通过图形化基底1，进一步使得透过图形化外延缓冲层3的光线在界面实现透射，由此，通过图形化基底1和第一微结构4，能够更多地使来自外延层的光线出射，从而增加了出光效率，有助于提高LED芯片的外量子效率。基于此，本技术实施例提供的图形化复合衬底，可以在图形化外延缓冲层上形成质量较好地外延层，保证外延片质量，同时实现较高的光提取效率，改善外量子效率。在后续工序制作外延片时，需要在图形化复合衬底上形成外延层，为了使外延层与第一微结构4的底部材料相同，达到同质生长的效果，减小外延层生长时存在的晶格失配，在实际本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图形化复合衬底，其特征在于，包括：/n图形化基底；/n图形化外延缓冲层，所述图形化外延缓冲层覆盖所述图形化基底，所述图形化外延缓冲层背离所述图形化基底的一侧形成有多个第一微结构，所述第一微结构包括第一异质材料结构，所述第一异质材料结构至少位于所述第一微结构的顶部；/n所述第一异质材料结构为二氧化硅结构、二氧化钛结构或氧化锌结构；所述图形化外延缓冲层为图形化氮化镓层；所述图形化基底为蓝宝石图形化基底。/n

【技术特征摘要】
1.一种图形化复合衬底，其特征在于，包括：
图形化基底；
图形化外延缓冲层，所述图形化外延缓冲层覆盖所述图形化基底，所述图形化外延缓冲层背离所述图形化基底的一侧形成有多个第一微结构，所述第一微结构包括第一异质材料结构，所述第一异质材料结构至少位于所述第一微结构的顶部；
所述第一异质材料结构为二氧化硅结构、二氧化钛结构或氧化锌结构；所述图形化外延缓冲层为图形化氮化镓层；所述图形化基底为蓝宝石图形化基底。


2.根据权利要求1所述的图形化复合衬底，其特征在于，所述第一微结构还包括位于底部的外延材料结构。


3.根据权利要求2所述的图形化复合衬底，其特征在于，以所述图形化基底朝向所述图形化外延缓冲层的方向为第一方向；
所述外延材料在所述第一方向上占所述第一微结构的长度比例为R，其中，0％＜R≤95％。


4.根据权利要求1所述的图形化复合衬底，其特征在于，所述图形化基底的表面形成有多个第二微结构和/或多个凹坑，所述图形化外延缓冲层覆盖所述第二微结构和/或所述凹坑。


5.根据权利要求4所述的图形化复合衬底，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：康凯，陆前军，向炯，
申请(专利权)人：东莞市中图半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44