[发明专利]LED衬底结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体光电芯片制造技术领域，特别涉及一种LED衬底结构及其制作方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，环保意识的增强，对家居环境、休闲和舒适度追求的不断提高，灯具灯饰也逐渐由单纯的照明功能转向照明和装饰共存的局面，具有照明和装饰双重优势的固态冷光源LED取代传统光源进入人们的日常生活成为必然之势。

GaN基LED自从20世纪90年代初商业化以来，经过二十几年的发展，其结构已趋于成熟和完善，已能够满足人们现阶段对灯具装饰的需求；但要完全取代传统光源进入照明领域，发光亮度的提高却是LED行业科研工作者永无止境的追求。

在内量子效率(已接近100％)可提高的空间有限的前提下，LED行业的科研工作者把目光转向了外量子效率，提出了可提高光提取率的多种技术方案和方法，例如图形化衬底技术、侧壁粗化技术、DBR技术、优化电极结构、在衬底或透明导电膜上制作二维光子晶体等。其中图形化衬底最具成效，尤其是2010年以来，在政府各种政策的激励和推动下，无论是锥状结构的干法图形化衬底技术还是金字塔形状的湿法图形化衬底技术都得到了飞速的发展，其工艺已经非常成熟，并于2012年完全取代了平衬底，成为LED芯片的主流衬底，使LED的晶体结构和发光亮度都得到了革命性的提高。

当然，减薄后，在LED衬底的背面蒸镀DBR的技术也能在一定程度上提高LED的发光亮度。然而，减薄后，LED晶片已经很薄(只有80um左右)，非常容易裂片，且一旦出现异常都不易于做返工处理，只能报废，所以DBR工艺的成本远不止材料和加工成本，更多的则是隐形成本。所以现阶段LED代替传统照明光源，进入照明领域，进入寻常百姓家，所遇到的问题不是亮度达不到的问题，而是物美价不廉的问题，而这种问题一般都是结构不够合理、工艺技术不够优化，造成制造成本不够科学所导致的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED衬底结构及其制作方法，以解决现有的LED或者发光亮度不够，或者制作过程中容易裂片，成本较高的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种LED衬底结构，所述LED衬底结构包括：衬底，所述衬底第一表面上形成有周期性阵列排布的凸形结构及反光体，所述反光体包括第一反光体和第二反光体，所述第一反光体环包所述凸形结构，所述第二反光体位于所述第一反光体上方，所述第二反光体形成碗状图形，所述碗状图形位于所述凸形结构的上方，所述第一反光体和第二反光体一体形成，所述第二反光体表面形成有DBR膜系，所述第一反光体与凸形结构以及衬底的交界处形成有吸光层。

可选的，在所述的LED衬底结构中，所述第二反光体表面的DBR膜系形成碗状结构，所述碗状结构位于所述凸形结构的上方。

可选的，在所述的LED衬底结构中，每个凸形结构表面无DBR膜系。

可选的，在所述的LED衬底结构中，所述凸形结构便于连接GaN层。

可选的，在所述的LED衬底结构中，所述反光体的材料为氮化硅及二氧化硅中的一种或两种组合。

可选的，在所述的LED衬底结构中，所述吸光层的材料为铬及钛中的一种或两种组合。

可选的，在所述的LED衬底结构中，所述DBR膜系由SiO、SiO₂、TiO₂或者Ti₃O₅中的至少两种材料层叠形成，每种材料按照λ/4n厚度交替生长，所述DBR膜系的生长周期为3个-20个。

可选的，在所述的LED衬底结构中，所述衬底和凸形结构的材料为蓝宝石。

本发明还提供一种LED衬底结构的制作方法，所述LED衬底结构的制作方法包括：

提供衬底；

刻蚀所述衬底，以在所述衬底第一表面上形成周期性阵列排布的凸形结构；

在所述凸形结构的侧壁以及所述凸形结构之间的衬底第一表面上形成吸光层；

在所述吸光层上形成反光体，所述反光体包括第一反光体和第二反光体，所述第一反光体环包所述凸形结构，所述第二反光体位于所述第一反光体上方，所述第二反光体形成碗状图形，所述碗状图形位于所述凸形结构的上方，所述第一反光体和第二反光体一体形成；

在所述第二反光体表面形成DBR膜系。

可选的，在所述的LED衬底结构的制作方法中，刻蚀所述衬底，以在所述衬底第一表面上形成周期性阵列排布的凸形结构包括：

在所述衬底上形成掩膜层；

利用光刻和刻蚀工艺，去除部分掩膜层，暴露出部分衬底；