一种图形化复合衬底制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种图形化复合衬底

【技术实现步骤摘要】
一种图形化复合衬底、制备方法及LED外延片


[0001]本专利技术实施例涉及半导体制造的
，尤其涉及一种图形化复合衬底
、
制备方法及
LED
外延片
。

技术介绍

[0002]目前
GaN
材料大多采用异质外延方式，硅
(Si)、
碳化硅
(SiC)
和蓝宝石
(Al2O3)
等都是其较为常见的衬底材料
。
但
Si
与
GaN
存在较大的晶格失配度；
SiC
价格昂贵，不利于民用普及；而
Al2O3因化学稳定，机械强度高，价格低廉，透光性好，技术成熟等优点，使其成为当前
GaN
异质外延中广泛使用的衬底材料
。
由于
Al2O3和
GaN
同样存在一定的晶格系数和热膨胀系数失配，
GaN
外延层位错密度较高
(109cm
‑2‑
1011cm
‑2)。
位错不仅形成非辐射复合中心影响内量子效应，同时会对光子的散射，极大限制出光率
。
[0003]目前，针对上述问题现有技术提出了图形化蓝宝石衬底与复合材料衬底
(PSS、MMS)
，然而，上述图形化衬底中的微结构图形通常为圆锥结构，其对外延位错的改善效果有限，对于提升
GaN
基
LED
内量子效率和光提取效率也有一定的局限性，不能够满足日益增长的高亮度
LED
芯片需求
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种图形化复合衬底
、
制备方法及
LED
外延片，解决了现有正常图形化衬底外延层位错密度高，限制出光效率的问题，可增加光的全反射，极大化提高图形化衬底在外延后的内量子效率和出光效率，提升生产良率
。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了图形化复合衬底的制备方法，包括：
[0006]制备初始图形化复合衬底，初始图形化复合衬底包括基底和位于基底一侧表面的多个异质微结构；
[0007]制备第一胶体溶液，第一胶体溶液中分散有第一胶体粒子；
[0008]将初始图形化复合衬底置于第一胶体溶液中；
[0009]通过在第一胶体溶液中注入第一界面动电势调整溶液，调整基底和异质微结构的界面动电势，以使第一胶体粒子与基底携带相同电荷而相互排斥，与异质微结构携带不同电荷而吸附在异质微结构的表面
。
[0010]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种图形化复合衬底，包括：
[0011]采用第一方面的图形化复合衬底的制备方法制备而成，该图形化复合衬底包括基底和位于基底一侧表面的多个异质微结构
。
[0012]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种
LED
外延片，包括第二方面的图形化复合衬底
。
[0013]本专利技术实施例提供的图形化复合衬底包括制备初始图形化复合衬底，初始图形化复合衬底包括基底和位于基底一侧表面的多个异质微结构；制备第一胶体溶液，第一胶体溶液中分散有第一胶体粒子；将初始图形化复合衬底置于第一胶体溶液中；通过在第一胶
体溶液中注入第一界面动电势调整溶液，调整基底和异质微结构的界面动电势，以使第一胶体粒子与基底携带相同电荷而相互排斥，与异质微结构携带不同电荷而吸附在异质微结构的表面
。
通过上述方法，在不影响基底
C
面完整度的前提下，通过控制胶体颗粒的尺寸和刻蚀气体，能制备表面具有特定尺寸凹凸结构的微结构，包括凹凸结构的孔径
、
深度等，通过设计图形结构和材料选择，有助于在外延生长氮化镓时可以闭合形成空腔结构，可以解决现有的正常图形化衬底外延层位错密度高，限制出光效率的问题，有助于提高图形化衬底在外延后的内量子效率和出光效率
。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0015]图1为本专利技术实施例一提供的一种图形化复合衬底的制备方法流程图；
[0016]图2为图1所示图形化复合衬底制备方法的结构流程图；
[0017]图3为本专利技术实施例二提供的一种图形化复合衬底的制备方法流程图；
[0018]图4为图3所示图形化复合衬底制备方法的结构流程图；
[0019]图5为本专利技术实施例三提供的一种图形化复合衬底的制备方法流程图；
[0020]图6为图5所示图形化复合衬底制备方法的结构流程图；
[0021]图7为本专利技术实施例四提供的图形化复合衬底的
SEM
图；
[0022]图8‑
图
10
为本专利技术实施例五提供的三种图形化复合衬底的结构示意图；
[0023]图
11
‑
图
13
为本专利技术实施例六提供的三种
LED
外延片的结构示意图
。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和实施例对本专利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专利技术，而非对本专利技术的限定
。
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构
。
[0025]实施例一
[0026]图1为本专利技术实施例一提供的一种图形化复合衬底的制备方法流程图，图2为图1所示图形化复合衬底制备方法的结构流程图，参考图1和图2，该图形化复合衬底的制备方法包括：
[0027]S110、
制备初始图形化复合衬底，初始图形化复合衬底包括基底
10
和位于基底一侧表面的多个异质微结构
11。
[0028]参考图2的
c)
图，初始图形化复合衬底的基底
10
为蓝宝石基底，也可以是硅
、
碳化硅等材料形成的图形化衬底，基底
10
一侧表面有多个异质微结构
11
，异质微结构
11
在基底
10
一侧表面阵列分布，基底
10
一侧表面具有质量完好的
C
面，可以有助于外延晶体形成晶核并生长为外延层
。
此外，示例性地，该图2所示实施例中异质微结构
11
形状为圆锥形，而实际应用过程中，基底
10
上的异质微结构
11
也可以是圆台
、
棱锥
、
棱台等，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种图形化复合衬底的制备方法，其特征在于，包括：制备初始图形化复合衬底，所述初始图形化复合衬底包括基底和位于所述基底一侧表面的多个异质微结构；制备第一胶体溶液，所述第一胶体溶液中分散有第一胶体粒子；将所述初始图形化复合衬底置于所述第一胶体溶液中；通过在所述第一胶体溶液中注入第一界面动电势调整溶液，调整所述基底和所述异质微结构的界面动电势，以使所述第一胶体粒子与所述基底携带相同电荷而相互排斥，与所述异质微结构携带不同电荷而吸附在所述异质微结构的表面
。2.
根据权利要求1所述的图形化复合衬底的制备方法，其特征在于，制备第一胶体溶液，包括：选取第一预设颗粒尺寸的第一胶体材料粉末置于去离子水中，形成第一混合溶液；在所述第一混合溶液中加入分散剂，并进行超声波水浴处理，形成所述第一胶体溶液
。3.
根据权利要求2所述的图形化复合衬底的制备方法，其特征在于，在所述第一混合溶液中加入分散剂，并进行超声波水浴处理，形成所述第一胶体溶液之后，还包括：对所述第一胶体溶液进行过滤和洗涤
。4.
根据权利要求1所述的图形化复合衬底的制备方法，其特征在于，通过在所述第一胶体溶液中注入第一界面动电势调整溶液，调整所述基底和所述异质微结构的界面动电势，以使所述第一胶体粒子与所述基底携带不同电荷而相互排斥，与所述异质微结构携带相同电荷而吸附在所述异质微结构的表面，包括：在第一预设温度范围下，向所述第一胶体溶液中逐量添加所述第一界面动电势调整溶液，并实时检测所述第一胶体溶液的
PH
值；在所述第一胶体溶液的
PH
值变化至第一预设范围时，停止添加所述第一界面动电势调整溶液，并确定完成所述基底和所述异质微结构的界面动电势调整，所述第一胶体粒子与所述基底携带不同电荷而相互排斥，与所述异质微结构携带相同电荷而吸附在所述异质微结构的表面
。5.
根据权利要求1所述的图形化复合衬底的制备方法，其特征在于，通过在所述第一胶体溶液中注入第一界面动电势调整溶液，调整所述基底和所述异质微结构的界面动电势，以使所述第一胶体粒子与所述基底携带不同电荷而相互排斥，与所述异质微结构携带相同电荷而吸附在所述异质微结构的表面之后，还包括：以所述异质微结构的表面上所述第一胶体粒子为掩膜，对所述异质微结构进行图案化，以在所述异质微结构的表面形成多个凹坑或凸起，获得中间图形化复合衬底；将所述中间图形化复合衬底中所述异质微结构的表面上的所述第一胶体粒子去除
。6.
根据权利要求5所述的图形化复合衬底的制备方法，其特征在于，以所述异质微结构的表面上所述第一胶体粒子为掩膜，对所述异质微结构进行图案化，以在所述异质微结构的表面形成多个凹坑或凸起，获得中间图形化复合衬底，包括：以所述异质微结构的表面上所述第一胶体粒子为掩膜，采用预设刻蚀气体流量
、
预设电极功率以及预设刻蚀时间，对所述异质微结构的表面进行刻蚀，以在所述异质微结构的表面形成目标尺寸的凹坑或凸起，获得所述中间图形化复合衬底
。7.
根据权利要求5所述的图形化复合衬底的制备方法，其特征在于，将所述中间图形化
复合衬底中所述异质微结构的表面上的所述第一胶体粒子去除，包括：将所述中间图形化复合衬底置于表面活性剂溶液中，以进行表面活性处理；将经表面活性处理的所述中间图形化复合衬底置于去离子水中；通过在所述去离子水中注入第二界面动电势调整溶液，调整所述基底和所述异质微结构的界面动电势，以使所述第一胶体粒子与所述基底
、
所述异质微结构携带相同电荷而脱附
。8.
根据权利要求7所述的图形化复合衬底的制备方法，其特征在于，通过在所述去离子水中注入第二界面动电势调整溶液，调整所述基底和所述异质微结构的界面动电势，以使所述第一胶体粒子与所述基底
、
所述异质微结构携带相同电荷而脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢建航，康凯，王子荣，王农华，许剑勇，罗传旺，
申请(专利权)人：广东中图半导体科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：