[发明专利]一种图形化复合衬底、制备方法及LED外延片

说明书

本发明实施例公开了一种图形化复合衬底、制备方法及LED外延片。该图形化复合衬底的制备方法包括：在衬底基板上形成第一异质层；在第一异质层上形成第二异质层，第二异质层中掺杂有硼、磷或锗中的至少一种元素；对第二异质层进行高温退火平坦化处理；在第二异质层表面形成光刻胶层；通过图形转移技术，使光刻胶层形成光刻胶胶柱掩膜；根据光刻胶胶柱掩膜，对第二异质层、第一异质层和衬底基板进行图形化，形成图形化复合衬底。本发明实施例解决了现有的异质层表面平坦度低和粗糙度差的问题，能够制备形成符合标准的图形化复合衬底，有利于改善外延层生长质量，同时保证图形化复合衬底对光线路径的改善，提高LED芯片的光出射效率。

技术领域

本发明实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种图形化复合衬底、制备方法及LED外延片。

背景技术

复合图形化衬底(如SiO₂/Al₂O₃)能够对GaN基LED器件晶体质量以及出光效率有进一步提升。第一方面，SiO₂/Al₂O₃复合图形化衬底，由于SiO₂材料本身就不适合GaN在其上生长，因而可以促进位错沿图形侧面弯曲以及在图形顶部的合拢，提高GaN材料的晶体质量；第二方面，SiO₂/Al₂O₃复合图形化衬底中的SiO₂材料与GaN有更大的折射率差异，与GaN材料形成的全反射角更大，能提升出光效率；第三方面，复合图形化衬底干法刻蚀主要为二氧化硅层，干法刻蚀速率比蓝宝石高，因而可大幅降低刻蚀时间，提高刻蚀设备的产能并降低生产成本。

然而，常规图形化复合衬底流程中，使用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或磁控溅射制备的异质层(SiO₂)薄膜，其表面平坦度及粗糙度较差，表面缺陷较多，对后端制备光刻掩膜及刻蚀具有不利影响，容易造成色差和微观缺陷不良。并且，异质层(SiO₂)薄膜厚度较低，常规抛光工艺无法精确实现对表面的平坦化处理。此外，由于衬底和镀膜材料的应力问题，容易出现晶片碎裂的情况。

发明内容

本发明提供一种图形化复合衬底、制备方法及LED外延片，以改善图形化复合衬底中异质层的平坦度和粗糙度，提高图形化复合衬底的图形精确度。

第一方面，本发明实施例提供了一种图形化复合衬底的制备方法，包括：

在衬底基板上形成第一异质层；

在所述第一异质层上形成第二异质层，所述第二异质层中掺杂有硼、磷或锗中的至少一种元素；

对所述第二异质层进行高温退火平坦化处理；

在所述第二异质层表面形成光刻胶层；

通过图形转移技术，使所述光刻胶层形成光刻胶胶柱掩膜；

根据所述光刻胶胶柱掩膜，对所述第二异质层、所述第一异质层和所述衬底基板进行图形化，形成图形化复合衬底。

可选地，所述第二异质层中硼、磷或锗元素的掺杂比例范围均为0wt％-5wt％。

可选地，所述第二异质层的厚度占所述第一异质层和所述第二异质层厚度之和的比例范围为10％-20％。

可选地，所述高温退火平坦化处理的温度条件范围为800-1200℃，时间范围为2-4h。

可选地，所述图形化复合衬底包括所述衬底基板和位于所述衬底基板上的多个异质凸起微结构；

所述异质凸起微结构与所述第一异质层同种材质；或者，所述异质凸起微结构包括相互层叠的上层结构和下层结构，所述上层结构与所述第二异质层同种材质，所述下层结构与所述第一异质层同种材质。