[發(fā)明專利]LED外延片襯底結(jié)構(gòu)及其制備方法、LED芯片及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110443455.0
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113066911B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉建明;沈臺英;廖樹濤;林振超;陳秉楊;張中英
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門三安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/12
• 分類號: H01L33/12;H01L33/22;H01L33/00
• 代理公司: 北京漢之知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11479
• 代理人: 高園園

本發(fā)明公開了一種LED外延片襯底結(jié)構(gòu)及其制備方法、LED芯片及其制備方法，LED外延片襯底結(jié)構(gòu)包括：圖形化襯底，包括襯底以及形成在襯底表面的若干個凸起的圖形結(jié)構(gòu)；緩沖層，形成于圖形化襯底的表面，且緩沖層包括形成于圖形結(jié)構(gòu)之間的襯底表面的第一部分及形成于圖形結(jié)構(gòu)表面的第二部分，其中，第二部分的厚度自圖形結(jié)構(gòu)的底部向頂部逐漸遞減。由此，本發(fā)明能夠降低外延層與圖形化襯底側(cè)面上緩沖層之間的應(yīng)力，改善芯片內(nèi)波長的均勻性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種LED外延片襯底結(jié)構(gòu)及其制備方法、LED芯片及其制備方法。

背景技術(shù)

GaN外延一般選擇在SiC襯底、藍(lán)寶石襯底和Si襯底上進(jìn)行異質(zhì)外延生長。但是，GaN基外延層與異質(zhì)襯底之間存在巨大的晶格失配和熱膨脹系數(shù)失配，且Ga原子易擴(kuò)散到襯底上產(chǎn)生回熔而破壞界面，因此，在異質(zhì)襯底上生長GaN外延層較為的困難。

在現(xiàn)有技術(shù)中，異質(zhì)襯底生長GaN外延層一般采用低溫AlN插入層、梯度AlGaN緩沖層和超晶格緩沖層等方法，來解決熱膨脹系數(shù)失配和Ga回熔的問題。一般地，在圖形化襯底上生長緩沖層來改善晶格失配及熱膨脹失配問題時，形成的緩沖層厚度均勻；但是，在該種厚度均勻的緩沖層上生長GaN外延層，會使圖形結(jié)構(gòu)側(cè)壁位置上的GaN層/緩沖層界面之間形成較大的壓應(yīng)力，進(jìn)而使在緩沖層上生長的GaN外延層發(fā)生翹曲，導(dǎo)致外延片的波長的均勻性變差，不利于生產(chǎn)高質(zhì)量的半導(dǎo)體器件。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中至少一個技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種LED外延片襯底結(jié)構(gòu)及其制備方法、LED芯片及其制備方法，能夠降低外延層與圖形化襯底側(cè)面上緩沖層之間的應(yīng)力，改善芯片內(nèi)波長的均勻性。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具體如下：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種LED外延片襯底結(jié)構(gòu)，包括：

圖形化襯底，包括襯底以及形成在襯底表面的若干個凸起的圖形結(jié)構(gòu)；

緩沖層，形成于圖形化襯底的表面，且緩沖層包括形成于圖形結(jié)構(gòu)之間的襯底表面的第一部分及形成于圖形結(jié)構(gòu)表面的第二部分，其中第二部分的厚度自圖形結(jié)構(gòu)的底部向頂部逐漸遞減。

可選地，緩沖層的第一部分的厚度介于緩沖層的第二部分的厚度介于

可選地，圖形結(jié)構(gòu)形成為直徑自圖形結(jié)構(gòu)的底部向頂部逐漸遞減的錐形結(jié)構(gòu)。

可選地，襯底的材料為藍(lán)寶石、SiC、Si及ZnO中的一種。

可選地，圖形結(jié)構(gòu)的材料為藍(lán)寶石、SiC、Si、ZnO、SiO2、SiN、SiO及SiN中的一種或多種。

可選地，緩沖層的材料為AlN。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種LED外延片襯底結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：

提供襯底，在襯底的表面形成若干個凸起的圖形結(jié)構(gòu)以形成圖形化襯底；

在圖形化襯底的表面形成緩沖層，緩沖層包括形成于圖形化襯底的圖形結(jié)構(gòu)之間的襯底表面的第一部分，以及形成于圖形結(jié)構(gòu)的表面的第二部分，第二部分的厚度自圖形結(jié)構(gòu)的底部向頂部逐漸遞減。

可選地，提供襯底，在襯底的表面形成若干個凸起的圖形結(jié)構(gòu)以形成圖形化襯底，包括：

提供藍(lán)寶石襯底，

刻蝕藍(lán)寶石襯底的表面，以形成若干個凸起的圖形結(jié)構(gòu)。

可選地，提供襯底，在襯底的表面形成若干個凸起的圖形結(jié)構(gòu)以形成圖形化襯底，包括：

提供藍(lán)寶石襯底，

在藍(lán)寶石襯底的表面上沉積圖形材料層；