[發明專利]一種包裹式圖形化復合襯底、制備方法及LED外延片

在審

• 申請號: 202010947179.7
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN114171649A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 肖桂明;張劍橋;劉鳳儀;康凱;陸前軍;張能
• 申請（專利權）人: 東莞市中圖半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發明實施例公開了一種包裹式圖形化復合襯底、制備方法及LED外延片。該包裹式圖形化復合襯底包括襯底基板以及形成于襯底基板上的多個復合圖形微結構；復合圖形微結構包括中心凸起微結構和火山口型環狀凸起微結構，中心凸起微結構的底部與襯底基板一體連接，火山口型凸起微結構采用異質材料制成；火山口型環狀凸起微結構圍繞中心凸起微結構設置，且包裹中心凸起微結構的底部，露出中心凸起微結構的頂部。本發明實施例解決了現有圖形化復合襯底的C面存在缺陷且光出射效率較低的問題，可以提高復合圖形化微結構中存在折射率差的界面面積及其傾斜角度，提升光的出射幾率；同時可以降低外延生長時外延材料的位錯密度，提高外延材料結晶質量。

技術領域

本發明實施例涉及LED圖形化襯底技術領域，尤其涉及一種包裹式圖形化復合襯底、制備方法及LED外延片。

背景技術

圖形化襯底廣泛應用于氮化鎵基LED，是目前LED商用比較普遍的一個技術路線。采用圖形化藍寶石襯底生長LED外延片，是當前業內公認的降低外延材料位錯密度、提升芯片亮度的最有效方法。

為進一步提升外延材料的結晶質量，提升芯片亮度，滿足器件性能要求，業內開發出復合圖形化襯底，在藍寶石襯底表面沉積一層或多層異質材料，再進行圖形化刻蝕，得到圖形化的復合襯底。因異質材料的折射率與藍寶石以及氮化鎵的折射率不同，存在一定的折射率差，因此利用異質材料的折射率差可以改變光線的傳輸路徑，減少光線因發生全反射不能逃逸出射的幾率，提高光的提取效率。

然而，目前的圖形化復合襯底，復合的異質材料均為分層堆疊，且圖形化襯底圖案單一，對LED芯片的出光效率提升有限。隨著LED器件越來越高的性能要求，需開發出新型的圖形化襯底，以滿足其技術需求。

發明內容

本發明提供一種包裹式圖形化復合襯底、制備方法及LED外延片，以提高復合圖形化微結構中存在折射率差界面的面積及其傾斜角度，降低外延材料的位錯密度。

第一方面，本發明實施例提供了一種包裹式圖形化復合襯底，包括襯底基板以及形成于所述襯底基板上的多個復合圖形微結構；

所述復合圖形微結構包括中心凸起微結構和類火山口型環狀凸起微結構，所述中心凸起微結構的底部與所述襯底基板一體連接，所述類火山口型凸起微結構采用異質材料制成；

所述類火山口型環狀凸起微結構圍繞所述中心凸起微結構設置，且包裹所述中心凸起微結構的底部，露出所述中心凸起微結構的頂部。

可選地，所述中心凸起微結構的高度大于或等于所述類火山口型凸起微結構的高度。

可選地，相鄰的兩個所述復合圖形微結構之間裸露出所述襯底基板。

可選地，所述中心凸起微結構為臺狀微結構、柱狀微結構、錐狀微結構、類臺狀微結構和類錐狀微結構中的任意一種。

可選地，所述中心凸起微結構包括上部和下部，所述上部的側壁傾斜角度小于所述下部的側壁傾斜角度。

可選地，所述中心凸起微結構包括上部、中部和下部，所述上部為異質材料制成，所述下部、所述中部和所述襯底基板一體連接。

可選地，所述類火山口型環狀凸起微結構的側壁呈弧狀。

可選地，所述襯底基板的制備材料包括藍寶石、硅、碳化硅、氮化鎵、氮化硅、氧化鋅和尖晶石；所述異質材料包括氧化物、氮化物、碳化物和單質。

第二方面，本發明實施例還提供了一種LED外延片，包括如第一方面任一項所述的包裹式圖形化復合襯底。

第三方面，本發明實施例還提供了一種包裹式圖形化復合襯底的制備方法，用于制備如第一方面任一項所述的包裹式圖形化復合襯底，所述制備方法包括：

提供一襯底基板，并在所述襯底基板上圖形化形成中心凸起微結構；