[發明專利]基底、發光二極管外延片及其制造方法

在審

• 申請號: 202111152302.7
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN114094001A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 王群;葛永暉;王江波;董彬忠;李鵬
• 申請（專利權）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L33/64
• 分類號: H01L33/64;H01L33/02;H01L33/00
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 呂耀萍

本公開提供了一種基底、發光二極管外延片及其制造方法，屬于半導體技術領域。所述基底包括平片襯底、以及位于所述平片襯底上的氧化鋁層，所述平片襯底的與所述氧化鋁層接觸的一面上具有散熱結構，所述散熱結構在所述平片襯底的表面呈網格狀布置，且所述散熱結構為包括多個聚苯乙烯微球的空心球殼的結構。采用該基底可以提升發光二極管的散熱，降低能耗，增加器件的高效工作能力。

技術領域

本公開涉及半導體技術領域，特別涉及一種基底、發光二極管外延片及其制造方法。

背景技術

GaN(氮化鎵)材料是一種寬帶隙(Eg＝3.39eV)半導體材料，具有優良的物理和化學特性，摻人一定比例的In或Al后，其禁帶寬度可在0.77～6.28eV的寬廣范圍內變化，可用于制作從紅光到紫外光的發光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱：LED)等光電子器件，具有廣闊的應用前景。

外延片是LED中的主要構成部分，現有的氮化鎵基LED外延片包括藍寶石襯底和依次層疊在襯底上的未摻雜的氮化鎵層、N型半導體層、多量子阱層、電子阻擋層和P型半導體層。N型半導體層用于提供進行復合發光的電子，P型半導體層用于提供進行復合發光的空穴，多量子阱層用于進行電子和空穴的輻射復合發光。提供電能后，載流子在阱區復合發光，隨著發光時間的增加或工作電流的變化，材料會發熱，阱區發熱尤為明顯，載流子束縛能力降低，量子效率急劇下降。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題：

異質外延由于晶格常數的差異，應力和極化的變化等對制備出的氮化鎵晶體質量影響巨大，同時。氮化鎵材料在器件工作中會產生自加熱現象，出現溫度升高的情況。隨著溫度升高，熱動能增加，帶隙、溢流及工作效率都會出現變化，嚴重時甚至會對器件產生不可逆的損傷，從而導致器件失效。

發明內容

本公開實施例提供了一種基底、發光二極管外延片及其制造方法，可以提升發光二極管的散熱，降低能耗，增加器件的高效工作能力。所述技術方案如下：

第一方面，提供了一種基底，所述基底包括平片襯底、以及位于所述平片襯底上的氧化鋁層，所述平片襯底的與所述氧化鋁層接觸的一面上具有散熱結構，所述散熱結構在所述平片襯底的表面呈網格狀布置，且所述散熱結構為包括多個聚苯乙烯微球的空心球殼的結構。

可選地，每個所述空心球殼的直徑均為50～150nm。

可選地，所述散熱結構在所述平片襯底的表面形成的網格尺寸為1um*1um～3um*3um。

可選地，所述平片襯底的厚度為400-1500um。

可選地，所述平片襯底為藍寶石襯底、硅片或碳化硅襯底。

第二方面，提供了一種發光二極管外延片，所述發光二極管外延片包括如第一方面所述的基底、以及依次層疊在所述基底上的未摻雜的氮化鎵層、N型半導體層、多量子阱層、電子阻擋層和P型半導體層。

第三方面，提供了一種基底的制造方法，所述制造方法包括：

提供一平片襯底；

在所述平片襯底上形成散熱結構和氧化鋁層，所述散熱結構在所述平片襯底的與所述氧化鋁層接觸的一面上呈網格狀布置，且所述散熱結構為包括多個聚苯乙烯微球的空心球殼的結構。

可選地，所述在所述平片襯底上形成散熱結構和氧化鋁層，包括：

在所述平片襯底表面室溫噴涂包含多個聚苯乙烯微球的散熱材料，使得所述散熱材料在所述平片襯底上呈網格狀布置；

在所述平片襯底的具有所述散熱材料的一面上沉積氧化鋁層；

對所述平片襯底進行高溫退火處理，去除所述多個聚苯乙烯微球中的部分聚苯乙烯材料，使得所述多個聚苯乙烯微球均變為空心球殼，以形成所述散熱結構。