[发明专利]一种用于AlGaInN材料体系薄膜生长的分割图形蓝宝石衬底

说明书

技术领域

本发明属于AlGaInN材料体系薄膜生长技术，尤其是涉及一种用于AlGaInN材料体系薄膜生长的分割图形蓝宝石衬底。

背景技术

近年来，随着AlGaInN材料体系LED技术的不断进步，LED已逐渐应用于显示、背光、照明等领域。在光效已全面超越白炽灯、荧光灯等传统灯具后，阻碍LED照明全面进入通用照明的最大问题是如何进一步降低成本。目前，降低成本的途径主要有增大外延衬底尺寸或提升大电流密度下LED的发光效率等。其中：增大外延衬底尺寸可显著增加单片外延片的芯片产出数量，从而降低芯片成本；而提升大电流密度下LED的发光效率、加大芯片的工作电流，则一个芯片就可以当几个芯片使用，这可有效有减少灯具中芯片的使用数量，从而降低灯具的成本。

然而，增大外延衬底尺寸以及加大芯片的工作电流都会给蓝宝石衬底的LED外延薄膜生长以及芯片的可靠性带来巨大问题与挑战。首先，增大外延衬底尺寸会使外延片弯曲、龟裂以及波长均匀性下降等问题凸显。由于蓝宝石衬底和AlGaInN材料体系之间存在巨大的热失配，在从生长温度降至室温的过程中，高温生长（通常约1000℃左右）的AlGaInN薄膜与蓝宝石衬底会产生巨大的热应力，从而导致外延片弯曲或者龟裂；进一步地， AlGaInN多量子阱结构通常在低于730℃的温度下生长，此时外延片已有较大的弯曲，从而导致外延片的表面温度不均匀进而使AlGaInN多量子阱中的In组分不均匀，这严重影响了LED的波长均匀性；而当增大外延衬底尺寸（比如从2英寸增大到6英寸）时，以上问题会被明显放大，导致外延片的良率严重下降。另外，传统的蓝宝石芯片多为同侧电极结构，芯片制造时保留了蓝宝石衬底，在封装应用的过程中，由于蓝宝石的热导率低而给芯片的散热造成了不利影响。当工作电流很大时，这种结构的芯片由于散热困难而不能使用。因此，在需要大电流驱动的工作场合，通常需要采用垂直结构LED芯片。垂直结构LED芯片通常是将LED外延薄膜转移到导电的硅基板或者金属基板上，因此导热性良好，可以用于大电流驱动的工作场合。制作垂直结构LED芯片需要用到衬底剥离技术，对于蓝宝石衬底LED来说，衬底剥离通常采用激光剥离技术。然而，目前激光剥离技术尚不成熟，芯片制造的良率较低，这也在一定程度上阻碍了蓝宝石衬底垂直结构LED的发展。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于AlGaInN材料体系薄膜生长、能提高AlGaInN基LED外延片的良率、波长均匀性以及激光剥离合格率的分割图形蓝宝石衬底。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于AlGaInN材料体系薄膜生长的分割图形蓝宝石衬底，包括蓝宝石衬底本体，特征是：在蓝宝石衬底本体的上表面采用正交的图形分割槽，所述图形分割槽将蓝宝石衬底本体的上表面分割成多个相互独立、互不相连的的重复的图形单元，图形单元为AlGaInN材料的生长平台。

所述蓝宝石衬底本体为平面蓝宝石衬底本体或图形蓝宝石衬底（PSS）本体。

优选地，所述图形分割槽为在蓝宝石衬底本体的上表面采用刻蚀技术得到的沟槽型图形分割槽；

优选地，所述沟槽型图形分割槽的宽度为2～50um；

优选地，所述沟槽型图形分割槽的深度为5～50um；

优选地，所述图形分割槽为在蓝宝石衬底本体的上表面采用薄膜生长和光刻技术得到的第二介质型图形分割槽；

优选地，所述第二介质型图形分割槽的材料为SiO₂或SiNx或SiON；

优选地，所述第二介质型图形分割槽的宽度为2～50um；

优选地，所述第二介质型图形分割槽的高度为0.01～1um；

优选地，所述图形单元为矩形或长方形，图形单元的边长为0.1mm～5mm。