一種led襯底的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于半導(dǎo)體光電芯片制造領(lǐng)域，特別涉及一種LED襯底。
【背景技術(shù)】
[0002]LED自從20世紀(jì)60年代起源，經(jīng)過五六十年發(fā)展至今，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從單純的指示燈衍生到了社會的各個層面，如顯示屏、交通燈、背光源、景觀照明、汽車用燈等諸多領(lǐng)域。不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ED的技術(shù)指標(biāo)有著不同的追求，如顯示屏追求較高的色純度、色飽和度和色調(diào)一致性，較高的對比度、清晰度和分辨率等，所以需要LED具有較高的波長一致性、較窄的半波寬和較小的芯片尺寸；再如高端領(lǐng)域的汽車用燈追求LED的高亮度和長壽命，所以需要LED具有較高的內(nèi)量子效率、外量子效率和合理的芯片結(jié)構(gòu)及尺寸等；再如某些特殊領(lǐng)域(如水下照明)需要LED具有較強的耐高溫高濕能力。不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ED不同技術(shù)指標(biāo)的追求從各個方面對LED企業(yè)提出了挑戰(zhàn)，同時，在LED行業(yè)進入微利時代的今天，成品率的提高也從成本方面對LED企業(yè)提出了挑戰(zhàn)，然而，在LED行業(yè)的科研工作者看來，這些挑戰(zhàn)無一不與LED芯片的晶體質(zhì)量有關(guān)。
[0003]LED晶體質(zhì)量的提高可以同時解決LED企業(yè)在各種挑戰(zhàn)方面所面臨的諸多問題，例如:一、晶體質(zhì)量的提尚可以提尚LED芯片的內(nèi)量子效率，從而從根本上提尚LED的發(fā)光亮度，二、LED晶體質(zhì)量的提高可以提高LED芯片的抗靜電擊穿能力，在大尺寸LED芯片(如毫米(mm)量級LED芯片)方面尤其明顯，從而從根本上提高大尺寸LED芯片的成品率；三、LED晶體質(zhì)量的提尚可以提尚小芯片的切割成品率，芯片尺寸在100 μ m量級以下時尤其明顯；四、LED晶體質(zhì)量的提高可以提高LED芯片的耐高溫高濕能力，使LED在某些特殊應(yīng)用領(lǐng)域更好地發(fā)揮作用，五、LED晶體質(zhì)量的提高可以提高LED芯片的使用壽命，等等。
[0004]LED的晶體質(zhì)量與LED所用襯底、LED外延結(jié)構(gòu)及LED外延的生長工藝密切相關(guān)，由于自然界中缺乏天然的氮化鎵襯底(LED的外延的同質(zhì)襯底)材料，可用于GaN基LED的異質(zhì)襯底材料也寥寥無幾，可用于商業(yè)化的襯底材料更是少之甚少，目前市面上只存在藍(lán)寶石和碳化硅兩種襯底材料。但是，長期生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，采用藍(lán)寶石或碳化硅作為GaN基LED的異質(zhì)襯底也存在很多問題。例如，由于藍(lán)寶石襯底的材料缺陷、GaN外延層和藍(lán)寶石襯底之間的晶格失配和熱應(yīng)力失配在外延材料中產(chǎn)生的大量缺陷是影響LED晶體質(zhì)量的關(guān)鍵因素。所以研發(fā)出適于GaN外延生長的能提高LED晶體質(zhì)量的襯底是非常必要的。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種能夠提高LED芯片的晶體質(zhì)量的LED襯底。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種LED襯底，包括:
[0007]支撐襯底；
[0008]設(shè)置于所述支撐襯底上并與LED外延層晶體結(jié)構(gòu)相同的晶格匹配層；
[0009]設(shè)置于所述晶格匹配層內(nèi)的圖形化結(jié)構(gòu)；以及
[0010]設(shè)置于所述晶格匹配層上的圖形化結(jié)構(gòu)；
[0011]其中，所述晶格匹配層內(nèi)的圖形化結(jié)構(gòu)與所述晶格匹配層上的圖形化結(jié)構(gòu)相互錯開設(shè)置。
[0012]可選的，在所述的LED襯底中，使所述晶格匹配層內(nèi)的圖形化結(jié)構(gòu)與所述晶格匹配層上的圖形化結(jié)構(gòu)在所述支撐襯底上表面的正投影并集至少部分覆蓋所述支撐襯底的上表面。
[0013]可選的，在所述的LED襯底中，所述晶格匹配層內(nèi)的圖形化結(jié)構(gòu)與所述晶格匹配層上的圖形化結(jié)構(gòu)在所述支撐襯底上表面的正投影并集完全覆蓋所述支撐襯底的上表面。
[0014]可選的，在所述的LED襯底中，設(shè)置于所述晶格匹配層內(nèi)的圖形化結(jié)構(gòu)的數(shù)量為一層。
[0015]可選的，在所述的LED襯底中，設(shè)置于所述晶格匹配層內(nèi)的圖形化結(jié)構(gòu)的數(shù)量為多層，并且所述晶格匹配層內(nèi)的多層圖形化結(jié)構(gòu)相互錯開設(shè)置。
[0016]可選的，在所述的LED襯底中，設(shè)置于所述晶格匹配層內(nèi)的圖形化結(jié)構(gòu)為陣列排布的柱狀凸起，或者，設(shè)置于所述晶格匹配層內(nèi)的圖形化結(jié)構(gòu)為具有陣列排布的柱狀空洞的介質(zhì)層。進一步的，所述柱狀凸起為圓柱狀凸起、橢圓柱狀凸起或多棱柱狀凸起，所述柱狀空洞為圓柱狀空洞、橢圓柱狀空洞或多棱柱狀空洞。
[0017]可選的，在所述的LED襯底中，設(shè)置于所述晶格匹配層上的圖形化結(jié)構(gòu)為陣列排布的柱狀凸起，或者，設(shè)置于所述晶格匹配層上的圖形化結(jié)構(gòu)為具有陣列排布的柱狀空洞的介質(zhì)層。進一步的，所述柱狀凸起為圓柱狀凸起、橢圓柱狀凸起或多棱柱狀凸起，所述柱狀空洞為圓柱狀空洞、橢圓柱狀空洞或多棱柱狀空洞。
[0018]可選的，在所述的LED襯底中，設(shè)置于所述晶格匹配層上的圖形化結(jié)構(gòu)為陣列排布的臺狀凸起，或者，設(shè)置于所述晶格匹配層上的圖形化結(jié)構(gòu)為具有陣列排布的臺狀空洞的介質(zhì)層。進一步的，所述臺狀凸起為圓臺狀凸起、橢圓臺狀凸起或多棱臺狀凸起，所述臺狀空洞為圓臺狀空洞、橢圓臺狀空洞或多棱臺狀空洞。
[0019]可選的，在所述的LED襯底中，設(shè)置于所述晶格匹配層上的圖形化結(jié)構(gòu)為陣列排布的錐狀凸起，或者，設(shè)置于所述晶格匹配層上的圖形化結(jié)構(gòu)為具有陣列排布的錐狀空洞的介質(zhì)層。進一步的，所述錐狀凸起為圓錐狀凸起、橢圓錐狀凸起或多棱錐狀凸起，所述臺狀空洞為圓錐狀空洞、橢圓錐狀空洞或多棱錐狀空洞。
[0020]可選的，在所述的LED襯底中，所述LED外延層為氮化鎵，所述晶格匹配層為氮化鎵或者氮化鋁。所述晶格匹配層內(nèi)的圖形化結(jié)構(gòu)和晶格匹配層上的圖形化結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為二氧化娃、氮化娃、氮氧化娃、氧化鈦、氮化鈦、氮氧化鈦、氧化鋅中的至少一種。
[0021]在本實用新型提供的LED襯底中，支撐襯底上形成有與LED外延層晶體結(jié)構(gòu)相同的晶格匹配層，所述晶格匹配層內(nèi)部以及上表面形成有圖形化結(jié)構(gòu)，所述晶格匹配層內(nèi)部的圖形化結(jié)構(gòu)與晶格匹配層上表面設(shè)置圖形化結(jié)構(gòu)相互錯開設(shè)置，如此，可以阻止支撐襯底的材料缺陷和由于晶格匹配層和支撐襯底之間的晶格失配和熱應(yīng)力失配在晶格匹配層中產(chǎn)生的缺陷沿縱向向上生長，有利于生長出缺陷較少甚至無缺陷的LED外延層，提高LED芯片的晶體質(zhì)量。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型實施例一中LED襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2a是本實用新型實施例一中圖形化結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0024]圖2b是本實用新型實施例一中圖形化結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0025]圖3是本實用新型實施例二中LED襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是本實用新型實施例三中LED襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是本實用新型實施例四中LED襯底的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6a?6e是本實用新型實施例一中在具有缺陷的支撐襯底上生長第一晶格匹配層的過程示意圖；
[0029]圖7是本實用新型實施例一中在第一晶格匹配層上形成圖形化結(jié)構(gòu)后的示意圖；
[0030]圖8a?8f是本實用新型實施例一中在圖形化結(jié)構(gòu)上生長第二晶格匹配層的過程示意圖；
[0031]圖9是本實用新型實施例一中在第二晶格匹配層上形成圖形化結(jié)構(gòu)后的示意圖。
【具體實施方式】
[0032]在【背景技術(shù)】中已經(jīng)提及，藍(lán)寶石襯底的材料缺陷、GaN外延層和藍(lán)寶石襯底之間的晶格失配和熱應(yīng)力失配在外延材料中產(chǎn)生的大量缺陷是影響LED晶體質(zhì)量的關(guān)鍵因素。實用新型人通過長期研究發(fā)現(xiàn)，這些缺陷通常會沿垂直于襯底表面方向生長和擴大，最終分布于整個LED外延層中，影響LED芯片的晶體質(zhì)量，進而導(dǎo)致LED各個應(yīng)用領(lǐng)域所追求的指標(biāo)不能很好的得到滿足。
[0033]為此，本實用新型提供一種LED襯底，所述LED襯底包括:支撐襯底；與LED外延層晶體結(jié)構(gòu)相同的晶格匹配層；設(shè)置于所述晶格匹配層內(nèi)部的圖形化結(jié)構(gòu)；以及設(shè)置于所述晶格匹配層上的圖形化結(jié)構(gòu)；其中，所述晶格匹配層內(nèi)部的圖形化結(jié)構(gòu)與所述晶格匹配層上表面設(shè)置圖形化結(jié)構(gòu)相互錯開設(shè)置。如此，所述晶格匹配層內(nèi)部以及上表面的圖形化結(jié)構(gòu)可以中斷掉支撐襯底的材料缺陷和由于晶格匹配層和支撐襯底之間的晶格失配和熱應(yīng)力失配在晶格匹配層中產(chǎn)生的缺陷沿縱向向上生長和擴大的幾率，有利于生長出無材料缺陷的外延層。當(dāng)然，如果所述晶格匹配層內(nèi)部以及上表面的圖形化結(jié)構(gòu)在支撐襯底表面上的正投影并集完全覆蓋所述支撐襯底的上表面，可以阻止所有的缺陷向上生長，有利于生長出無缺陷的LED外延層，最大程度提高LED芯片的晶體質(zhì)量。
[0034]所述晶格匹配層上設(shè)置的圖形化結(jié)構(gòu)的形狀可根據(jù)LED芯片結(jié)構(gòu)類型的不同而不同。如果是該LED襯底應(yīng)用于正裝LED芯片，則所述晶格匹配層上的圖形