[发明专利]一种包裹式图形化复合衬底、制备方法及LED外延片

说明书

本发明实施例公开了一种包裹式图形化复合衬底、制备方法及LED外延片。该包裹式图形化复合衬底包括衬底基板以及形成于衬底基板上的多个复合图形微结构；复合图形微结构包括中心凸起微结构和火山口型环状凸起微结构，中心凸起微结构的底部与衬底基板一体连接，火山口型凸起微结构采用异质材料制成；火山口型环状凸起微结构围绕中心凸起微结构设置，且包裹中心凸起微结构的底部，露出中心凸起微结构的顶部。本发明实施例解决了现有图形化复合衬底的C面存在缺陷且光出射效率较低的问题，可以提高复合图形化微结构中存在折射率差的界面面积及其倾斜角度，提升光的出射几率；同时可以降低外延生长时外延材料的位错密度，提高外延材料结晶质量。

技术领域

本发明实施例涉及LED图形化衬底技术领域，尤其涉及一种包裹式图形化复合衬底、制备方法及LED外延片。

背景技术

图形化衬底广泛应用于氮化镓基LED，是目前LED商用比较普遍的一个技术路线。采用图形化蓝宝石衬底生长LED外延片，是当前业内公认的降低外延材料位错密度、提升芯片亮度的最有效方法。

为进一步提升外延材料的结晶质量，提升芯片亮度，满足器件性能要求，业内开发出复合图形化衬底，在蓝宝石衬底表面沉积一层或多层异质材料，再进行图形化刻蚀，得到图形化的复合衬底。因异质材料的折射率与蓝宝石以及氮化镓的折射率不同，存在一定的折射率差，因此利用异质材料的折射率差可以改变光线的传输路径，减少光线因发生全反射不能逃逸出射的几率，提高光的提取效率。

然而，目前的图形化复合衬底，复合的异质材料均为分层堆叠，且图形化衬底图案单一，对LED芯片的出光效率提升有限。随着LED器件越来越高的性能要求，需开发出新型的图形化衬底，以满足其技术需求。

发明内容

本发明提供一种包裹式图形化复合衬底、制备方法及LED外延片，以提高复合图形化微结构中存在折射率差界面的面积及其倾斜角度，降低外延材料的位错密度。

第一方面，本发明实施例提供了一种包裹式图形化复合衬底，包括衬底基板以及形成于所述衬底基板上的多个复合图形微结构；

所述复合图形微结构包括中心凸起微结构和类火山口型环状凸起微结构，所述中心凸起微结构的底部与所述衬底基板一体连接，所述类火山口型凸起微结构采用异质材料制成；

所述类火山口型环状凸起微结构围绕所述中心凸起微结构设置，且包裹所述中心凸起微结构的底部，露出所述中心凸起微结构的顶部。

可选地，所述中心凸起微结构的高度大于或等于所述类火山口型凸起微结构的高度。

可选地，相邻的两个所述复合图形微结构之间裸露出所述衬底基板。

可选地，所述中心凸起微结构为台状微结构、柱状微结构、锥状微结构、类台状微结构和类锥状微结构中的任意一种。

可选地，所述中心凸起微结构包括上部和下部，所述上部的侧壁倾斜角度小于所述下部的侧壁倾斜角度。

可选地，所述中心凸起微结构包括上部、中部和下部，所述上部为异质材料制成，所述下部、所述中部和所述衬底基板一体连接。

可选地，所述类火山口型环状凸起微结构的侧壁呈弧状。

可选地，所述衬底基板的制备材料包括蓝宝石、硅、碳化硅、氮化镓、氮化硅、氧化锌和尖晶石；所述异质材料包括氧化物、氮化物、碳化物和单质。

第二方面，本发明实施例还提供了一种LED外延片，包括如第一方面任一项所述的包裹式图形化复合衬底。

第三方面，本发明实施例还提供了一种包裹式图形化复合衬底的制备方法，用于制备如第一方面任一项所述的包裹式图形化复合衬底，所述制备方法包括：

提供一衬底基板，并在所述衬底基板上图形化形成中心凸起微结构；