[發明專利]LED襯底結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201410495718.2
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104269482B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 丁海生;馬新剛;李東昇;李芳芳;江忠永
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭明芯科技有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/10;H01L33/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本發明涉及半導體光電芯片制造技術領域，特別涉及一種LED襯底結構及其制作方法。

背景技術

隨著人們生活水平的提高，環保意識的增強，對家居環境、休閑和舒適度追求的不斷提高，燈具燈飾也逐漸由單純的照明功能轉向照明和裝飾共存的局面，具有照明和裝飾雙重優勢的固態冷光源LED取代傳統光源進入人們的日常生活成為必然之勢。

GaN基LED自從20世紀90年代初商業化以來，經過二十幾年的發展，其結構已趨于成熟和完善，已能夠滿足人們現階段對燈具裝飾的需求；但要完全取代傳統光源進入照明領域，發光亮度的提高卻是LED行業科研工作者永無止境的追求。

在內量子效率(已接近100％)可提高的空間有限的前提下，LED行業的科研工作者把目光轉向了外量子效率，提出了可提高光提取率的多種技術方案和方法，例如圖形化襯底技術、側壁粗化技術、DBR技術、優化電極結構、在襯底或透明導電膜上制作二維光子晶體等。其中圖形化襯底最具成效，尤其是2010年以來，在政府各種政策的激勵和推動下，無論是錐狀結構的干法圖形化襯底技術還是金字塔形狀的濕法圖形化襯底技術都得到了飛速的發展，其工藝已經非常成熟，并于2012年完全取代了平襯底，成為LED芯片的主流襯底，使LED的晶體結構和發光亮度都得到了革命性的提高。

當然，減薄后，在LED襯底的背面蒸鍍DBR的技術也能在一定程度上提高LED的發光亮度。然而，減薄后，LED晶片已經很薄(只有80um左右)，非常容易裂片，且一旦出現異常都不易于做返工處理，只能報廢，所以DBR工藝的成本遠不止材料和加工成本，更多的則是隱形成本。所以現階段LED代替傳統照明光源，進入照明領域，進入尋常百姓家，所遇到的問題不是亮度達不到的問題，而是物美價不廉的問題，而這種問題一般都是結構不夠合理、工藝技術不夠優化，造成制造成本不夠科學所導致的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種LED襯底結構及其制作方法，以解決現有的LED或者發光亮度不夠，或者制作過程中容易裂片，成本較高的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種LED襯底結構，所述LED襯底結構包括：襯底，所述襯底第一表面上形成有周期性陣列排布的凸形結構及反光體，所述反光體包括第一反光體和第二反光體，所述第一反光體環包所述凸形結構，所述第二反光體位于所述第一反光體上方，所述第二反光體形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結構的上方，所述第一反光體和第二反光體一體形成，所述第一反光體與凸形結構以及襯底的交界處形成有吸光層，所述凸形結構頂壁及第二反光體表面均形成有DBR膜系，所述凸形結構頂壁的DBR膜系設有納米窗口陣列，所述納米窗口陣列露出部分凸形結構。

可選的，在所述的LED襯底結構中，所述第二反光體表面的DBR膜系形成碗狀結構，所述碗狀結構位于被環包凸形結構的上方。

可選的，在所述的LED襯底結構中，所述納米窗口陣列露出的部分凸形結構便于連接GaN層。

可選的，在所述的LED襯底結構中，所述反光體的材料為氮化硅及二氧化硅中的一種或兩種組合。

可選的，在所述的LED襯底結構中，所述吸光層的材料為鉻及鈦中的一種或兩種組合。

可選的，在所述的LED襯底結構中，所述DBR膜系由SiO、SiO₂、TiO₂或者Ti₃O₅中的至少兩種材料層疊形成，每種材料按照λ/4n厚度交替生長，所述DBR膜系的生長周期為3個-20個。

可選的，在所述的LED襯底結構中，所述襯底和凸形結構的材料為藍寶石。

本發明還提供一種LED襯底結構的制作方法，所述LED襯底結構的制作方法包括：

提供襯底；

刻蝕所述襯底，以在所述襯底第一表面上形成周期性陣列排布的凸形結構；

在所述凸形結構的側壁以及所述凸形結構之間的襯底第一表面上形成吸光層；

在所述吸光層上形成反光體，所述反光體包括第一反光體和第二反光體，所述第一反光體環包所述凸形結構，所述第二反光體位于所述第一反光體上方，所述第二反光體形成碗狀圖形，所述碗狀圖形位于所述凸形結構的上方，所述第一反光體和第二反光體一體形成；

在所述凸形結構頂壁及第二反光體表面形成DBR膜系，所述凸形結構頂壁的DBR膜系設有納米窗口陣列，所述納米窗口陣列露出部分凸形結構。

可選的，在所述的LED襯底結構的制作方法中，刻蝕所述襯底，以在所述襯底第一表面上形成周期性陣列排布的凸形結構包括：