[发明专利]LED图形化衬底及其制备方法

说明书

本发明公开了一种LED图形化衬底及其制备方法，涉及半导体领域，制备方法包括：提供蓝宝石衬底；对蓝宝石衬底进行常规处理后，将其置入电子束真空镀膜反应腔内蒸镀Al单质薄膜；对蒸镀有Al单质薄膜的蓝宝石衬底进行干法刻蚀，在Al单质薄膜的表面形成多个V形坑；将形成了多个V形坑的蓝宝石衬底置入等离子体增强化学气相沉积反应腔，在Al单质薄膜远离蓝宝石衬底的一侧沉积SiO₂薄膜；对SiO₂薄膜进行干法刻蚀，形成多个弧形结构；通过金属有机化合物化学气相沉淀法，在SiO₂薄膜远离蓝宝石衬底的一侧继续生长氮化镓基外延层，获得完全结构的外延片。上述制备方法能够有效提高LED芯片的发光效率及发光强度，从而提升其亮度。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种LED图形化衬底及其制备方法。

背景技术

LED(Light Emitting Diode，发光二极管)是一种半导体发光器件，主要由P型半导体和N型半导体两部分组成；其中，N型区具有很多高迁移率的电子，P型区有很多具有低迁移率的空穴，P型半导体和N型半导体之间的过渡层，称为PN结；当向LED施加正向电压时，电子可以和空穴发生复合并释放出光子。

目前，蓝宝石衬底是LED芯片中使用最为广泛的衬底材料，而蓝宝石衬底图形化技术是提高LED芯片发光效率的重要手段。因此，为了增加LED芯片的竞争力，如何在现有技术的基础上，通过蓝宝石衬底图形化技术提升芯片亮度成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种LED图形化衬底及其制备方法，能够有效提高LED芯片的发光效率及发光强度，从而提升其亮度。

第一方面，本申请提供一种LED图形化衬底的制备方法，所述方法包括：

提供蓝宝石衬底；

对所述蓝宝石衬底进行常规处理后，将所述蓝宝石衬底置入电子束真空镀膜反应腔内，在所述蓝宝石衬底的表面蒸镀Al单质薄膜；

对蒸镀有Al单质薄膜的蓝宝石衬底进行干法刻蚀，在所述Al单质薄膜的表面形成多个V形坑；所述V形坑沿垂直于所述蓝宝石衬底所在平面的方向朝向所述蓝宝石衬底凹陷，且沿垂直于所述蓝宝石衬底所在平面的方向，所述V形坑的高度小于所述Al单质薄膜的厚度；

将形成了多个V形坑的所述蓝宝石衬底置入等离子体增强化学气相沉积反应腔，在所述Al单质薄膜远离所述蓝宝石衬底的一侧沉积SiO₂薄膜；其中，位于所述Al单质薄膜远离所述蓝宝石衬底的一侧的SiO₂薄膜填充于所述多个V形坑内，并覆盖在所述Al单质薄膜远离所述蓝宝石衬底的一侧的表面；

对所述SiO₂薄膜进行干法刻蚀，形成多个弧形结构；其中，每个所述弧形结构在所述蓝宝石衬底上的正投影，覆盖预设数量个所述V形坑在所述蓝宝石衬底上的正投影；所述弧形结构、与所述弧形结构对应的Al单质薄膜及蓝宝石衬底共同形成第一结构体；

通过金属有机化合物化学气相沉淀法，在所述SiO₂薄膜远离所述蓝宝石衬底的一侧继续生长氮化镓基外延层，获得完全结构的外延片。

可选地，所述对所述蓝宝石衬底进行常规处理的步骤，包括：

在620℃-650℃的氢气气氛下，通入100-130L/min的氢气，保持反应腔压力100-300mbar，处理蓝宝石衬底5-10min。

可选地，沿垂直于所述蓝宝石衬底所在平面的方向，所述Al单质薄膜的厚度为200-300nm。

可选地，沿垂直于所述蓝宝石衬底所在平面的方向，每个所述V形坑的高为80-100nm，底面直径为100-120nm，相邻两个V形坑的底面边缘相距第一间隔，所述第一间隔为20-30nm。