一种led衬底的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于半导体光电芯片制造领域，特别涉及一种LED衬底。
【背景技术】
[0002]LED自从20世纪60年代起源，经过五六十年发展至今，其应用领域已经从单纯的指示灯衍生到了社会的各个层面，如显示屏、交通灯、背光源、景观照明、汽车用灯等诸多领域。不同的应用领域对LED的技术指标有着不同的追求，如显示屏追求较高的色纯度、色饱和度和色调一致性，较高的对比度、清晰度和分辨率等，所以需要LED具有较高的波长一致性、较窄的半波宽和较小的芯片尺寸；再如高端领域的汽车用灯追求LED的高亮度和长寿命，所以需要LED具有较高的内量子效率、外量子效率和合理的芯片结构及尺寸等；再如某些特殊领域(如水下照明)需要LED具有较强的耐高温高湿能力。不同应用领域对LED不同技术指标的追求从各个方面对LED企业提出了挑战，同时，在LED行业进入微利时代的今天，成品率的提高也从成本方面对LED企业提出了挑战，然而，在LED行业的科研工作者看来，这些挑战无一不与LED芯片的晶体质量有关。
[0003]LED晶体质量的提高可以同时解决LED企业在各种挑战方面所面临的诸多问题，例如:一、晶体质量的提尚可以提尚LED芯片的内量子效率，从而从根本上提尚LED的发光亮度，二、LED晶体质量的提高可以提高LED芯片的抗静电击穿能力，在大尺寸LED芯片(如毫米(mm)量级LED芯片)方面尤其明显，从而从根本上提高大尺寸LED芯片的成品率；三、LED晶体质量的提尚可以提尚小芯片的切割成品率，芯片尺寸在100 μ m量级以下时尤其明显；四、LED晶体质量的提高可以提高LED芯片的耐高温高湿能力，使LED在某些特殊应用领域更好地发挥作用，五、LED晶体质量的提高可以提高LED芯片的使用寿命，等等。
[0004]LED的晶体质量与LED所用衬底、LED外延结构及LED外延的生长工艺密切相关，由于自然界中缺乏天然的氮化镓衬底(LED的外延的同质衬底)材料，可用于GaN基LED的异质衬底材料也寥寥无几，可用于商业化的衬底材料更是少之甚少，目前市面上只存在蓝宝石和碳化硅两种衬底材料。但是，长期生产实践发现，采用蓝宝石或碳化硅作为GaN基LED的异质衬底也存在很多问题。例如，由于蓝宝石衬底的材料缺陷、GaN外延层和蓝宝石衬底之间的晶格失配和热应力失配在外延材料中产生的大量缺陷是影响LED晶体质量的关键因素。所以研发出适于GaN外延生长的能提高LED晶体质量的衬底是非常必要的。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种能够提高LED芯片的晶体质量的LED衬底。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种LED衬底，包括:
[0007]支撑衬底；
[0008]设置于所述支撑衬底上并与LED外延层晶体结构相同的晶格匹配层；
[0009]设置于所述晶格匹配层内的图形化结构；以及
[0010]设置于所述晶格匹配层上的图形化结构；
[0011]其中，所述晶格匹配层内的图形化结构与所述晶格匹配层上的图形化结构相互错开设置。
[0012]可选的，在所述的LED衬底中，使所述晶格匹配层内的图形化结构与所述晶格匹配层上的图形化结构在所述支撑衬底上表面的正投影并集至少部分覆盖所述支撑衬底的上表面。
[0013]可选的，在所述的LED衬底中，所述晶格匹配层内的图形化结构与所述晶格匹配层上的图形化结构在所述支撑衬底上表面的正投影并集完全覆盖所述支撑衬底的上表面。
[0014]可选的，在所述的LED衬底中，设置于所述晶格匹配层内的图形化结构的数量为一层。
[0015]可选的，在所述的LED衬底中，设置于所述晶格匹配层内的图形化结构的数量为多层，并且所述晶格匹配层内的多层图形化结构相互错开设置。
[0016]可选的，在所述的LED衬底中，设置于所述晶格匹配层内的图形化结构为阵列排布的柱状凸起，或者，设置于所述晶格匹配层内的图形化结构为具有阵列排布的柱状空洞的介质层。进一步的，所述柱状凸起为圆柱状凸起、椭圆柱状凸起或多棱柱状凸起，所述柱状空洞为圆柱状空洞、椭圆柱状空洞或多棱柱状空洞。
[0017]可选的，在所述的LED衬底中，设置于所述晶格匹配层上的图形化结构为阵列排布的柱状凸起，或者，设置于所述晶格匹配层上的图形化结构为具有阵列排布的柱状空洞的介质层。进一步的，所述柱状凸起为圆柱状凸起、椭圆柱状凸起或多棱柱状凸起，所述柱状空洞为圆柱状空洞、椭圆柱状空洞或多棱柱状空洞。
[0018]可选的，在所述的LED衬底中，设置于所述晶格匹配层上的图形化结构为阵列排布的台状凸起，或者，设置于所述晶格匹配层上的图形化结构为具有阵列排布的台状空洞的介质层。进一步的，所述台状凸起为圆台状凸起、椭圆台状凸起或多棱台状凸起，所述台状空洞为圆台状空洞、椭圆台状空洞或多棱台状空洞。
[0019]可选的，在所述的LED衬底中，设置于所述晶格匹配层上的图形化结构为阵列排布的锥状凸起，或者，设置于所述晶格匹配层上的图形化结构为具有阵列排布的锥状空洞的介质层。进一步的，所述锥状凸起为圆锥状凸起、椭圆锥状凸起或多棱锥状凸起，所述台状空洞为圆锥状空洞、椭圆锥状空洞或多棱锥状空洞。
[0020]可选的，在所述的LED衬底中，所述LED外延层为氮化镓，所述晶格匹配层为氮化镓或者氮化铝。所述晶格匹配层内的图形化结构和晶格匹配层上的图形化结构的材质为二氧化娃、氮化娃、氮氧化娃、氧化钛、氮化钛、氮氧化钛、氧化锌中的至少一种。
[0021]在本实用新型提供的LED衬底中，支撑衬底上形成有与LED外延层晶体结构相同的晶格匹配层，所述晶格匹配层内部以及上表面形成有图形化结构，所述晶格匹配层内部的图形化结构与晶格匹配层上表面设置图形化结构相互错开设置，如此，可以阻止支撑衬底的材料缺陷和由于晶格匹配层和支撑衬底之间的晶格失配和热应力失配在晶格匹配层中产生的缺陷沿纵向向上生长，有利于生长出缺陷较少甚至无缺陷的LED外延层，提高LED芯片的晶体质量。
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型实施例一中LED衬底的剖面结构示意图；
[0023]图2a是本实用新型实施例一中图形化结构的俯视图；
[0024]图2b是本实用新型实施例一中图形化结构的俯视图；
[0025]图3是本实用新型实施例二中LED衬底的剖面结构示意图；
[0026]图4是本实用新型实施例三中LED衬底的剖面结构示意图；
[0027]图5是本实用新型实施例四中LED衬底的剖面结构示意图；
[0028]图6a?6e是本实用新型实施例一中在具有缺陷的支撑衬底上生长第一晶格匹配层的过程示意图；
[0029]图7是本实用新型实施例一中在第一晶格匹配层上形成图形化结构后的示意图；
[0030]图8a?8f是本实用新型实施例一中在图形化结构上生长第二晶格匹配层的过程示意图；
[0031]图9是本实用新型实施例一中在第二晶格匹配层上形成图形化结构后的示意图。
【具体实施方式】
[0032]在【背景技术】中已经提及，蓝宝石衬底的材料缺陷、GaN外延层和蓝宝石衬底之间的晶格失配和热应力失配在外延材料中产生的大量缺陷是影响LED晶体质量的关键因素。实用新型人通过长期研究发现，这些缺陷通常会沿垂直于衬底表面方向生长和扩大，最终分布于整个LED外延层中，影响LED芯片的晶体质量，进而导致LED各个应用领域所追求的指标不能很好的得到满足。
[0033]为此，本实用新型提供一种LED衬底，所述LED衬底包括:支撑衬底；与LED外延层晶体结构相同的晶格匹配层；设置于所述晶格匹配层内部的图形化结构；以及设置于所述晶格匹配层上的图形化结构；其中，所述晶格匹配层内部的图形化结构与所述晶格匹配层上表面设置图形化结构相互错开设置。如此，所述晶格匹配层内部以及上表面的图形化结构可以中断掉支撑衬底的材料缺陷和由于晶格匹配层和支撑衬底之间的晶格失配和热应力失配在晶格匹配层中产生的缺陷沿纵向向上生长和扩大的几率，有利于生长出无材料缺陷的外延层。当然，如果所述晶格匹配层内部以及上表面的图形化结构在支撑衬底表面上的正投影并集完全覆盖所述支撑衬底的上表面，可以阻止所有的缺陷向上生长，有利于生长出无缺陷的LED外延层，最大程度提高LED芯片的晶体质量。
[0034]所述晶格匹配层上设置的图形化结构的形状可根据LED芯片结构类型的不同而不同。如果是该LED衬底应用于正装LED芯片，则所述晶格匹配层上的图形