一種led襯底及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電芯片制造領(lǐng)域，特別涉及一種LED襯底及其制作方法。
【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(huì)的各個(gè)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(duì)比度、清晰度和分辨率等，所以需要LED具有較高的波長(zhǎng)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(zhǎng)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(qiáng)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(gè)方面對(duì)LED企業(yè)提出了挑戰(zhàn)，同時(shí)，在LED行業(yè)進(jìn)入微利時(shí)代的今天，成品率的提高也從成本方面對(duì)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(shí)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(jí)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(jí)以下時(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)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(zhǎng)的能提高LED晶體質(zhì)量的襯底及其制作方法是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提尚LED芯片的晶體質(zhì)量的LED襯底及制作方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種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(cuò)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(cuò)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(jìn)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(jìn)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(tái)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(tái)狀空洞的介質(zhì)層。進(jìn)一步的，所述臺(tái)狀凸起為圓臺(tái)狀凸起、橢圓臺(tái)狀凸起或多棱臺(tái)狀凸起，所述臺(tái)狀空洞為圓臺(tái)狀空洞、橢圓臺(tái)狀空洞或多棱臺(tái)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(jìn)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(tái)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 ] 本發(fā)明還提供一種LED襯底制作方法，包括:
[0022]提供一支撐襯底；
[0023]形成圖形化結(jié)構(gòu)以及與LED外延層晶體結(jié)構(gòu)相同的晶格匹配層；
[0024]其中，所述晶格匹配層位于所述支撐襯底上，所述圖形化結(jié)構(gòu)位于所述晶格匹配層內(nèi)部以及所述晶格匹配層上，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(cuò)開設(shè)置。
[0025]可選的，在所述的LED襯底制作方法中，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至少部分覆蓋所述支撐襯底的上表面。
[0026]可選的，在所述的LED襯底制作方法中，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。
[0027]可選的，在所述的LED襯底制作方法中，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。
[0028]可選的，在所述的LED襯底制作方法中，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(cuò)開設(shè)置。
[0029]可選的，在所述的LED襯底制作方法中，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(jìn)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。
[0030]可選的，在所述的LED襯底制作方法中，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(jìn)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。
[0031]可選的，在所述的LED襯底制作方法中，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(tái)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(tái)狀空洞的介質(zhì)層。進(jìn)一步的，所述臺(tái)狀凸起為圓臺(tái)狀凸起、橢圓臺(tái)狀凸起或多棱臺(tái)狀凸起，所述臺(tái)狀空洞為圓臺(tái)狀空洞、橢圓臺(tái)狀空洞或多棱臺(tái)狀空洞。
[0032]可選的，在所述的LED襯底制作方法中，設(shè)置于所述晶格匹配