[发明专利]LED外延片衬底结构及其制备方法、LED芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种LED外延片衬底结构及其制备方法、LED芯片及其制备方法，LED外延片衬底结构包括：图形化衬底，包括衬底以及形成在衬底表面的若干个凸起的图形结构；缓冲层，形成于图形化衬底的表面，且缓冲层包括形成于图形结构之间的衬底表面的第一部分及形成于图形结构表面的第二部分，其中，第二部分的厚度自图形结构的底部向顶部逐渐递减。由此，本发明能够降低外延层与图形化衬底侧面上缓冲层之间的应力，改善芯片内波长的均匀性。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种LED外延片衬底结构及其制备方法、LED芯片及其制备方法。

背景技术

GaN外延一般选择在SiC衬底、蓝宝石衬底和Si衬底上进行异质外延生长。但是，GaN基外延层与异质衬底之间存在巨大的晶格失配和热膨胀系数失配，且Ga原子易扩散到衬底上产生回熔而破坏界面，因此，在异质衬底上生长GaN外延层较为的困难。

在现有技术中，异质衬底生长GaN外延层一般采用低温AlN插入层、梯度AlGaN缓冲层和超晶格缓冲层等方法，来解决热膨胀系数失配和Ga回熔的问题。一般地，在图形化衬底上生长缓冲层来改善晶格失配及热膨胀失配问题时，形成的缓冲层厚度均匀；但是，在该种厚度均匀的缓冲层上生长GaN外延层，会使图形结构侧壁位置上的GaN层/缓冲层界面之间形成较大的压应力，进而使在缓冲层上生长的GaN外延层发生翘曲，导致外延片的波长的均匀性变差，不利于生产高质量的半导体器件。

发明内容

为了解决背景技术中至少一个技术问题，本发明提供一种LED外延片衬底结构及其制备方法、LED芯片及其制备方法，能够降低外延层与图形化衬底侧面上缓冲层之间的应力，改善芯片内波长的均匀性。

本发明所采用的技术方案具体如下：

根据本发明的一个方面，提供一种LED外延片衬底结构，包括：

图形化衬底，包括衬底以及形成在衬底表面的若干个凸起的图形结构；

缓冲层，形成于图形化衬底的表面，且缓冲层包括形成于图形结构之间的衬底表面的第一部分及形成于图形结构表面的第二部分，其中第二部分的厚度自图形结构的底部向顶部逐渐递减。

可选地，缓冲层的第一部分的厚度介于缓冲层的第二部分的厚度介于

可选地，图形结构形成为直径自图形结构的底部向顶部逐渐递减的锥形结构。

可选地，衬底的材料为蓝宝石、SiC、Si及ZnO中的一种。

可选地，图形结构的材料为蓝宝石、SiC、Si、ZnO、SiO2、SiN、SiO及SiN中的一种或多种。

可选地，缓冲层的材料为AlN。

根据本发明的一个方面，提供一种LED外延片衬底结构的制备方法，包括：

提供衬底，在衬底的表面形成若干个凸起的图形结构以形成图形化衬底；

在图形化衬底的表面形成缓冲层，缓冲层包括形成于图形化衬底的图形结构之间的衬底表面的第一部分，以及形成于图形结构的表面的第二部分，第二部分的厚度自图形结构的底部向顶部逐渐递减。

可选地，提供衬底，在衬底的表面形成若干个凸起的图形结构以形成图形化衬底，包括：

提供蓝宝石衬底，

刻蚀蓝宝石衬底的表面，以形成若干个凸起的图形结构。

可选地，提供衬底，在衬底的表面形成若干个凸起的图形结构以形成图形化衬底，包括：

提供蓝宝石衬底，

在蓝宝石衬底的表面上沉积图形材料层；