[发明专利]一种图形化衬底、发光二极管外延片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种图形化衬底、发光二极管外延片及其制备方法，属于半导体技术领域。所述图形化衬底包括衬底和多个凸起，所述衬底的第一表面包括交错排列的沟道区和由所述沟道区分隔形成的多个独立区，所述多个凸起分别设置在不同的所述独立区上，所述图形化衬底还包括多个凹陷部，所述多个凹陷部分别位于不同的所述独立区上，且所述凹陷部所在的独立区与所述凸起所在的独立区不同。本发明通过在衬底上原本设置凸起的部分区域不设置凸起，改为凹陷部，改变这个区域的晶体长速，使凹陷部和凸起采用不同长速的晶体可以相互作用和配合，充分释放外延垒晶产生的应力和缺陷，提升整个外延片的长晶质量，最终提高LED的发光效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种图形化衬底、发光二极管外延片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能发光的半导体电子元件。氮化镓(GaN)具有良好的热导性能，同时具有耐高温、耐酸碱、高硬度等优良特性，使氮化镓(GaN)基LED受到越来越多的关注和研究。

外延片是LED制备过程中的初级成品。现有的氮化镓基LED外延片包括衬底、N型半导体层、有源层和P型半导体层，N型半导体层、有源层和P型半导体层依次层叠在衬底上。P型半导体层用于提供进行复合发光的空穴，N型半导体层用于提供进行复合发光的电子，有源层用于进行电子和空穴的辐射复合发光，衬底用于为外延材料提供生长表面。

通常会在衬底的表面形成阵列布置的多个凸起，一方面可以改变光线的出射角，提高光的提取效率；另一方面可以缓解衬底材料(如碳化硅、蓝宝石、硅)与氮化镓晶格常数的差异而产生的应力和缺陷，提升外延片整体的晶体质量，增加有源层的辐射复合发光，提高LED的发光效率。但是阵列布置多个凸起的图形化衬底对衬底材料和氮化镓之间晶格失配产生的应力和缺陷作用有限，LED的发光效率还有待提升。

发明内容

本发明实施例提供了一种图形化衬底、发光二极管外延片及其制备方法，能够解决现有技术无法有效缓解衬底材料和氮化镓之间晶格失配产生的应力和缺陷的问题。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种图形化衬底，所述图形化衬底包括衬底和多个凸起，所述衬底的第一表面包括交错排列的沟道区和由所述沟道区分隔形成的多个独立区，所述多个凸起分别设置在不同的所述独立区上，所述图形化衬底还包括多个凹陷部，所述多个凹陷部分别位于不同的所述独立区上，且所述凹陷部所在的独立区与所述凸起所在的独立区不同。

可选地，所述多个凹陷部分布在以所述第一表面的中心为圆心的多个同心圆上，所述多个同心圆中各个圆上的凹陷部的数量自所述多个同心圆的圆心沿所述多个同心圆的径向逐渐增多。

优选地，所在独立区相邻的所有独立区上均设置有凸起的一个凹陷部组成一个凹陷部集合，所在独立区沿所述多个同心圆中一个圆的周向依次相邻的多个凹陷部组成一个凹陷部集合，所述多个同心圆中同一个圆上相邻两个凹陷部集合之间的圆心角相等，所述多个同心圆中同一个圆上的各个凹陷部集合中凹陷部的数量相等。

更优选地，所述多个同心圆中同一个圆上相邻两个凹陷部集合之间的圆心角为45°～90°。

更优选地，所述多个同心圆中各个圆上的凹陷部集合的数量相等，所述凹陷部集合中凹陷部的数量的最小值为1个～5个，所述凹陷部集合中凹陷部的数量的最大值为1500个～5000个。

优选地，所述多个同心圆中相邻两个圆之间的距离为5μm～50μm。

优选地，一个所述凹陷部所在的独立区的中心与所述多个同心圆的圆心重合。

第二方面，本发明实施例提供了一种发光二极管外延片，所述发光二极管外延片包括如第一方面提供的图形化衬底以及依次层叠在所述图形化衬底上的N型半导体层、有源层和P型半导体层。