【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体制造，特别是涉及一种复合图形衬底、发光二极管及其制作方法。
技术介绍
1、发光二极管(light emitting diode，led)一种半导体器件，其基本结构包括p型半导体和n型半导体之间的pn结，当正向电压加到led上时，电子和空穴在pn结的交界处复合，释放出能量，这些能量以光子的形式发射出来，形成光辐射。
2、led的发光效率主要取决于内量子效率和光的提取效率，而外延结构与衬底的折射率之差易使光的全反射受到限制，造成led中大量光线被限制在器件内部不能出射，最终以热量的形式散失。面对越来越高的led光效要求，如何进提高led器件的发光效率，成为制约led发展的关键问题。
3、因此，需要提供一种针对上述现有技术中的不足的改进技术方案。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术中led芯片存在的缺陷及不足，本申请的目的在于提供一种复合图形衬底、发光二极管及其制作方法，通过在衬底表面形成特殊的具有高反射功能的图形结构，提高led芯片的光取出效果。
2、第一方面，本申请提供了一种复合图形衬底，包括衬底以及形成于所述衬底表面的若干周期性排布的图形结构；其中，
3、所述图形结构形成为凸起结构，所述凸起结构包括沿衬底厚度方向依次交替叠置的第一材料层和第二材料层，所述第一材料层自所述凸起结构的边缘向所述凸起结构的中心内缩，以在相邻所述第二材料层之间形成的镂空区，所述镂空区形成为围绕所述凸起结构的环形结构。
4、第二方
5、提供一衬底；
6、在所述衬底的表面依次沉积第一材料层和第二材料层；
7、刻蚀所述第一材料层和所述第二材料层，以形成周期性排布的初始图形结构；
8、对所述初始图形结构进行热处理，使得所述第一材料层沿所述初始图形结构的边缘向所述初始图形结构的中心内缩，以在相邻所述第二材料层之间形成镂空区，形成周期性排列于所述衬底表面的图形结构。
9、第三方面，本申请提供了一种发光二极管，包括衬底以及形成在所述衬底表面的外延层，所述衬底为上述技术方案中提供的复合图形衬底，所述外延层形成在所述复合图形衬底具有所述图形结构的一面上。
10、与现有技术相比，本申请提供的技术方案具有以下有益效果：
11、本申请的技术方案通过在衬底表面形成若干周期性排布的图形结构，该图形结构为第一材料层和第二材料层沿衬底厚度方向依次交替叠置形成的凸起结构，且间隔排布的第一材料层向凸起结构的中心内缩，使第一材料层尺寸小于其上下相邻的第二材料层尺寸，以在相邻的第二材料层之间形成一个围绕凸起结构的环形镂空区，led发出的光线在经过该复合图形衬底时，在第一材料层和第二材料层以及其镂空区之间多次反射，极大的提高了图形结构中间区域的轴向光反射能力，且由于镂空区具有比第一材料层和第二材料层更低的极低折射率，因此图形结构上方和侧方的入射光线容易在此区域形成全反射，光线难以穿透该复合图形衬底，提高了光的取出效率。
12、另外，本申请提供的复合图形衬底的制作方法首先通过在衬底的表面依次沉积第一材料层和第二材料层，再对该第一材料层和第二材料层进行刻蚀，以形成周期性排布的初始图形结构，最后通过热处理使具有热收缩性能的第一材料层在高温条件下产生形变收缩，而第二材料层具有高温稳定性保持结构稳定不发生形变，使得相邻第二材料层之间形成由于第一材料层内缩而产生的镂空区，最终获得上述复合图形衬底。该复合图形衬底的制作方法能够通过一步热处理工艺形成具有镂空区的高反射图形结构，工艺流程简单且参数可控，能够获得精确形貌的图形结构和高质量的复合图形衬底。
13、另外，本申请提供的发光二极管包括通过上述制作方法获得的复合图形衬底，因而具有良好的出光效果，发光二极管的亮度得以大幅提升。
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1.一种复合图形衬底，其特征在于，包括衬底以及形成于所述衬底表面的若干周期性排布的图形结构；其中，
2.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述图形结构形成为径向尺寸相等的圆柱形结构或多棱柱结构。
3.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述图形结构形成为径向尺寸自所述凸起结构的底部向顶部逐渐递减的锥台结构或锥形结构。
4.根据权利要求3所述的复合图形衬底，其特征在于，在所述衬底表面的正投影中，所述镂空区所形成的环形结构的宽度自所述凸起结构的底部向顶部逐渐递减。
5.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述图形结构形成为正圆锥形。
6.根据权利要求5所述的复合图形衬底，其特征在于，所述图形结构的锥度为1：0.5～1：4之间。
7.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述衬底包括凸起部，位于所述衬底和所述图形结构之间。
8.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率；所述第一材料层和所述第二材料层形成分布式布
9.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述第一材料层的材料为硅氧聚合物。
10.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述第二材料层的材料为二氧化硅。
11.根据权利要求1～10任一项所述的复合图形衬底，其特征在于，所述第一材料层的厚度为10nm～1000nm；所述第二材料层的厚度为10nm～1000nm。
12.根据权利要求1～10任一项所述的复合图形衬底，其特征在于，所述第一材料层和第二材料层的叠层对数为2～50。
13.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，相邻的所述图形结构之间的最小距离为0.05μm～0.5μm。
14.一种复合图形衬底的制作方法，其特征在于，包括：
15.根据权利要求14所述的复合图形衬底的制作方法，其特征在于，所述图形结构形成为径向尺寸相等的圆柱形结构或多棱柱结构，或径向尺寸自所述图形结构的底部向顶部逐渐递减的锥台结构或锥形结构。
16.根据权利要求15所述的复合图形衬底的制作方法，其特征在于，刻蚀所述第一材料层和所述第二材料层，以形成周期性排布的初始图形结构，还包括：
17.根据权利要求14所述的复合图形衬底的制作方法，其特征在于，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率。
18.根据权利要求14所述的复合图形衬底的制作方法，其特征在于，所述第一材料层的厚度为10nm～1000nm；所述第二材料层的厚度为10nm～1000nm。
19.根据权利要求14所述的复合图形衬底的制作方法，其特征在于，所述第一材料层和第二材料层的叠层对数为2～50。
20.一种发光二极管，其特征在于，包括衬底以及形成在所述衬底表面的外延层，所述衬底为权利要求1～13中任一项所述的复合图形衬底，所述外延层形成在所述复合图形衬底具有所述图形结构的一面上。
21.根据权利要求20所述的发光二极管，其特征在于，所述外延层包括依次形成在所述复合图形衬底具有图形结构的一面的第一半导体层、有源层和与所述第一半导体层类型相反的第二半导体层。
...【技术特征摘要】
1.一种复合图形衬底，其特征在于，包括衬底以及形成于所述衬底表面的若干周期性排布的图形结构；其中，
2.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述图形结构形成为径向尺寸相等的圆柱形结构或多棱柱结构。
3.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述图形结构形成为径向尺寸自所述凸起结构的底部向顶部逐渐递减的锥台结构或锥形结构。
4.根据权利要求3所述的复合图形衬底，其特征在于，在所述衬底表面的正投影中，所述镂空区所形成的环形结构的宽度自所述凸起结构的底部向顶部逐渐递减。
5.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述图形结构形成为正圆锥形。
6.根据权利要求5所述的复合图形衬底，其特征在于，所述图形结构的锥度为1：0.5～1：4之间。
7.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述衬底包括凸起部，位于所述衬底和所述图形结构之间。
8.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率；所述第一材料层和所述第二材料层形成分布式布拉格反射镜。
9.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述第一材料层的材料为硅氧聚合物。
10.根据权利要求1所述的复合图形衬底，其特征在于，所述第二材料层的材料为二氧化硅。
11.根据权利要求1～10任一项所述的复合图形衬底，其特征在于，所述第一材料层的厚度为10nm～1000nm；所述第二材料层的厚度为10nm～1000nm。
12.根据权利要求1～10任一项所述的复合图...
【专利技术属性】
技术研发人员：李彬彬，吴福仁，巫婷，李瑞评，
申请(专利权)人：福建晶安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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