[实用新型]一种蓝宝石复合衬底

说明书

本实用新型公开了一种蓝宝石复合衬底，包括减薄蓝宝石衬底、设于减薄蓝宝石衬底正面的缺陷阻挡层、防止减薄蓝宝石衬底弯曲的增厚层、以及将增厚层粘接在减薄蓝宝石衬底背面的粘接层；所述缺陷阻挡层设有若干个开孔，所述缺陷阻挡层由透明不导电材料制成，所述透明不导电材料的晶格与外延层的晶格相配，所述增厚层由导热材料制成。本实用新型在减薄蓝宝石衬底上形成设有若干个开孔的缺陷阻挡层，有效减少氮化镓外延材料的位错密度，减少晶格缺陷；在减薄蓝宝石衬底的背面形成增厚层，可以减少衬底发生翘曲。

技术领域

本实用新型涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种蓝宝石复合衬底。

背景技术

GaN外延主要生长在蓝宝石衬底上。蓝宝石衬底有许多的优点：首先，蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，蓝宝石的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。

使用蓝宝石作为衬底也存在一些问题，例如晶格失配和热应力失配，这会在GaN外延中产生大量缺陷，同时给后续的器件加工工艺造成困难。

蓝宝石的硬度非常高，在自然材料中其硬度仅次于金刚石，但是在LED器件的制作过程中却需要对它进行减薄和切割(从400μm减到100μm左右)。添置完成减薄和切割工艺的设备又要增加一笔较大的投资。

蓝宝石的导热性能不是很好(在100℃约为25W/(m·K))。因此在使用LED器件时，会传导出大量的热量；特别是对面积较大的大功率器件，导热性能是一个非常重要的考虑因素。为了克服以上困难，很多人试图将GaN光电器件直接生长在硅衬底上，从而改善导热和导电性能。但硅衬底的价格过高，影响LED器件的量产。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种蓝宝石复合衬底，成本低，散热效果好、形成的外延层晶格质量好。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种蓝宝石复合衬底，包括减薄蓝宝石衬底、设于减薄蓝宝石衬底正面的缺陷阻挡层、防止减薄蓝宝石衬底弯曲的增厚层、以及将增厚层粘接在减薄蓝宝石衬底背面的粘接层；

所述缺陷阻挡层设有若干个开孔，所述开孔从缺陷阻挡层的表面刻蚀至减薄蓝宝石衬底的正面，所述缺陷阻挡层由透明不导电材料制成，所述透明不导电材料的晶格与外延层的晶格相配；

所述增厚层由导热材料制成，所述导热材料的热膨胀系数小于减薄蓝宝石衬底的热膨胀系数。

作为上述方案的改进，所述缺陷阻挡层与减薄蓝宝石衬底之间设有附着层，所述缺陷阻挡层的材料为SiO₂或Si₂N₄，所述附着层的材料为Al₂O₃。

作为上述方案的改进，多层附着层和缺陷阻挡层交替堆叠形成反射镜结构。

作为上述方案的改进，所述缺陷阻挡层的厚度为1000～1500nm，其中，所述附着层的厚度为10～100nm。

作为上述方案的改进，所述开孔的宽度为2～5μm，所述开孔之间的间隔为2～5μm。

作为上述方案的改进，所述增厚层为AlN基板或SiC基板，所述粘接层的材料为Al。

作为上述方案的改进，所述增厚层的厚度为300～500μm，所述粘接层的厚度为300～1000nm。

作为上述方案的改进，所述减薄蓝宝石衬底的厚度为90～200μm。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型采用减薄蓝宝石衬底，价格便宜，还可以提高复合衬底是散热效果。