[发明专利]降低硅衬底LED外延应力的方法以及结构

说明书

技术领域

本发明涉及LED，特别是涉及在硅衬底上生长的LED的制造技术。

背景技术

商业上用蓝宝石PSS(Patterned Sappire Substrates图形化蓝宝石衬底)衬底的外延取得了巨大的成功，但是Si衬底的图形化一直没有进步，原因在于Si衬底外延的特殊性，在硅上外延时为了防止镓回熔必须生长一层AlN缓冲层，如果硅做了图形后AlN就不能完全罩住硅，很难防止镓回熔。镓的回熔会导致衬底的应力发生变化，且使外延层结晶质量劣化严重影响了芯片的良率。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种降低硅衬底LED外延应力的方法，该方法用于解决镓回熔的问题，以及降低外延层与硅衬底之间的应力，以提高芯片的良率。

本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种降低硅衬底LED外延应力的结构，该结构用于解决镓回熔的问题，以及降低外延层与硅衬底之间的应力，以提高芯片的良率。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提出一种降低硅衬底LED外延应力的方法，包括：

在硅衬底上生长晶格失配层，晶格失配层为发光材料不会在其上成核、生长或相对缓冲层生长得更慢，且不与反应物中的气体物质发生反应的材料；

对晶格失配层构图；

在晶格失配层构图后的互补区域生长缓冲层；同样生长发光材料层，缓冲层的晶格失配率小于晶格失配层的晶格失配率；

在缓冲层和晶格失配层上生长发光材料层，生长过程中，在晶格失配层上方形成空洞；

将外延层转移到新的支撑衬底上，去除生长衬底，以及去除晶格失配层。

优选地：所述缓冲层为氮化铝或者碳化硅材料。

优选地：所述发光材料层为氮化镓基材料。

优选地：所述晶格失配层为氧化硅或者氮化硅材料。

优选地：对晶格失配层构图包括在硅衬底上形成凸起状的晶格失配层，或者对晶格失配层构图包括在硅衬底上形成具有凹坑的坑状晶格失配层。

优选地：所述凸起状的晶格失配层的厚度为10nm～3000nm。

优选地：所述具有凹坑的晶格失配层的厚度不大于100nm。

优选地：在硅衬底上使用PECVD或磁控溅射生长晶格失配层。

优选地：通过光刻方式在硅衬底上对晶格失配层进行构图。

优选地：光刻做出直径0.2～3微米，间距为0.2～3微米的柱状或凹坑的晶格失配层。

优选地：所述凸起状的晶格失配层的形状或者晶格失配层的凹坑的形状为圆柱或棱柱形状。

为了解决所述的第二个技术问题，本发明一种降低硅衬底LED外延应力的结构，其包括：

在硅衬底上生长的晶格失配层，晶格失配层为发光材料不会在其上成核、生长相对缓冲层生长得更慢，且不与反应物中的气体物质发生反应的材料，晶格失配层经过构图处理后得到；

缓冲层，生长在晶格失配层构图后的互补区域；同样生长发光材料层，缓冲层的晶格失配率小于晶格失配层的晶格失配率；

在缓冲层和晶格失配层上生长有发光材料层，在晶格失配层上方有空洞。

本发明的有益效果如下：

相比现有技术，本发明在硅衬底上用氮化硅这类材料构图，在其上不容易生长氮化镓这类的发光材料。在有氮化铝缓冲层的地方，可以正常生长氮化镓，在有氮化硅的地方不会生长氮化镓晶格层，由于氮化镓在生长具有横向生长的特性，在生长完成后，会在氮化硅上方形成空洞。由于空洞的存在，氮化镓在生长过程中产生的晶格应力和热应力作用明显减弱，阻止了镓的回熔，减少了外延层的裂纹，提高了芯片的良率。在转移衬底、去掉晶格失配层后，会在氮化镓表面形成粗糙的表面，这种表面有规则的图形有利于粗化，使粗化非常均匀，提高了出光效率。

附图说明

图1是本发明实施例一的示意图。

图2是图1的剖面示意图。

图3是本发明实施例二的示意图。

具体实施方式