一种用于倒装led芯片的衬底及其制作方法

一种用于倒装led芯片的衬底及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体光电芯片制作领域，特别涉及一种用于倒装LED芯片的衬底及其制作方法。
【背景技术】
[0002]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，尤其是高端照明领域，发光亮度的提高却是LED行业科研工作者永无止境的追求。近年来，在提高LED发光亮度方面最活跃的技术无疑是图形化衬底技术，图形化衬底技术不仅通过减少晶格缺陷(或晶格失配)而提高了 LED外延的晶体质量，从而大大提高了其内量子效率；而且通过增加界面(外延层与衬底的界面)处的散射或漫反射作用而提高了LED芯片的光萃取效率(或者说提高了 LED芯片的外量子效率)。自从2010年以来，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的晶体质量和发光亮度都得到了革命性的提高；已经能够部分取代传统光源进入相关领域，例如显示领域、低端照明领域等。
[0003]为了应对LED高发光亮度的挑战，进入高端照明领域，LED行业的科研工作者提出了高压LED芯片、垂直LED芯片和倒装LED芯片等结构。
[0004]高压LED芯片结构一般是在外延层形成后，通过光刻刻蚀工艺形成隔离槽，再在隔离槽内填充绝缘材料，最后在各绝缘分离的外延层上制作电极并形成串联结构；虽然这种结构可以提高LED的发光亮度，但形成隔离槽、填充绝缘材料的工艺过程却大大增加了芯片的制作成本，不仅如此，在一定程度上还降低了 LED芯片的可靠性，例如由于现有刻蚀均匀性达不到要求而导致的深槽刻蚀不干净，会最终导致漏电，降低LED芯片的抗击穿能力等。
[0005]垂直LED芯片结构虽然不需要刻蚀N区材料，在一定程度上降低了 LED的一部分生产成本，且适于大电流的注入，可以进一步提高LED芯片的发光亮度，但是，和高压芯片一样，垂直结构的LED也需要形成隔离槽，这又提高了 LED的生产成本，不仅如此，垂直结构的芯片还需要剥离掉生长衬底，这又再一次提高了 LED芯片的生产成本，降低了 LED芯片的良率和可靠性。
[0006]倒装LED芯片结构是将正装芯片倒装焊接于一导电导热性能良好的基板上，使得发热比较集中的发光外延层更接近于散热热尘，使大部分热量通过基板导出，而不是从散热不良的蓝宝石生长衬底导出，这在一定程度上缓解了 LED芯片的散热问题，提高了 LED芯片的可靠性；并且，与其它结构的LED芯片相比，在LED芯片面积确定的情况下，倒装结构的LED芯片的发光面积更大，所以其在面对高端照明领域高发光亮度需求的挑战时更具优势。然而倒装LED芯片结构是在N面出光的，由于蓝宝石的折射率低于氮化镓的折射率，所以外延层射出来的光会在蓝宝石和衬底界面上发生反射，导致较多的光不能发射出来，尤其是目前应用于LED芯片结构中主流的图形化衬底又具有散射和漫反射作用，更容易导致较多的光不能发射出来，减少了出光效率。不仅如此，在图形化衬底取代平衬底之后，必须采用较厚的缓冲层将图形化的衬底表面填平，才能保证衬底之上的外延层具有较高的晶体质量，然而，缓冲层一般是多晶材料，具有较高的吸光率，严重破坏了倒装LED芯片的出光效果；但是，如果不采用图形化衬底技术，LED芯片的内量子效率就不能充分发挥。

【发明内容】

[0007]本发明提供一种用于倒装LED芯片的衬底，既能提高倒装LED芯片的晶体质量(即内量子效率)，又能减少从外延层射向衬底的光的反射，增加其透射，提高倒装LED芯片的出光效率(即外量子效率)。
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供一种用于倒装LED芯片的衬底，包括支撑衬底、介质层以及与倒装LED芯片的外延层晶体结构相同的晶格匹配层，所述介质层以及晶格匹配层均位于所述支撑衬底上，所述晶格匹配层为阵列排布的柱状结构并镶嵌于所述介质层中。
[0009]可选的，所述介质层的透光率大于所述晶格匹配层的透光率。所述倒装LED芯片的外延层为氮化镓，所述晶格匹配层为氮化镓或者氮化铝，所述介质层的材料为二氧化硅、
氮化硅或氮氧化硅。
[0010]可选的，所述柱状结构是圆柱状结构、椭圆柱状结构或多棱柱状结构。
[0011]可选的，所述介质层的高度大于或等于所述晶格匹配层的高度。
[0012]本发明提供另一种用于倒装LED芯片的衬底，包括支撑衬底、介质层以及与倒装LED芯片的外延层晶体结构相同的晶格匹配层，所述介质层以及晶格匹配层均位于所述支撑衬底上，所述介质层为阵列排布的柱状结构并镶嵌于所述晶格匹配层中。
[0013]可选的，所述介质层的透光率大于所述晶格匹配层的透光率。所述倒装LED芯片的外延层为氮化镓，所述晶格匹配层为氮化镓或者氮化铝，所述介质层的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
[0014]可选的，所述柱状结构是圆柱状结构、椭圆柱状结构或多棱柱状结构。
[0015]可选的，所述介质层的高度大于或等于所述晶格匹配层的高度。
[0016]本发明提供一种用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，包括:
[0017]提供一支撑衬底；
[0018]在所述支撑衬底上形成介质层和与倒装LED芯片的外延层的晶体结构相同的晶格匹配层，所述介质层为阵列排布的柱状结构并镶嵌于所述晶格匹配层中。
[0019]可选的，在所述支撑衬底上形成介质层和晶格匹配层的步骤包括:
[0020]在所述支撑衬底上形成介质层，所述介质层为阵列排布的柱状结构；
[0021]在所述支撑衬底和柱状结构上形成晶格匹配层；
[0022]在所述晶格匹配层上形成光刻胶层；
[0023]采用同比刻蚀工艺处理所述晶格匹配层，直至所述光刻胶层被全部去除，将所述柱状结构暴露出来，使得所述柱状结构镶嵌于所述晶格匹配层中。
[0024]可选的，在所述支撑衬底上形成介质层和晶格匹配层的步骤包括:
[0025]在所述支撑衬底上形成与晶格匹配层，所述晶格匹配层中具有阵列排布的柱状孔洞；
[0026]在所述支撑衬底和晶格匹配层上形成介质层；
[0027]在所述介质层上形成光刻胶层；
[0028]对所述支撑衬底进行背面光照以及显影工艺，去除所述晶格匹配层正上方的光刻胶层；
[0029]刻蚀去除所述晶格匹配层正上方的介质层，形成阵列排布的柱状结构；去除剩余的光刻胶层。
[0030]可选的，采用溅射方式形成所述晶格匹配层。
[0031]可选的，所述介质层的透光率大于所述晶格匹配层的透光率。所述倒装LED芯片的外延层为氮化镓，所述晶格匹配层为氮化镓或者氮化铝，所述介质层的材料为二氧化硅、
氮化硅或氮氧化硅。
[0032]本发明提供另一种用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，包括:
[0033]提供一支撑衬底；
[0034]在所述支撑衬底上形成介质层和与倒装LED芯片的外延层的晶体结构相同的晶格匹配层，所述晶格匹配层为阵列排布的柱状结构并镶嵌于所述介质层中。
[0035]可选的，在所述支撑衬底上形成介质层和晶格匹配层的步骤包括:
[0036]在所述支撑衬底上形成介质层，所述介质层中具有阵列排布的柱状孔洞；
[0037]在所述支撑衬底和介质层上形成晶格匹配层；
[0038]在所述晶格匹配层上形成光刻胶层；
[0039]采用同比刻蚀工艺处理所述晶格匹配层以形成阵列排布的柱状结构，使得所述柱状结构通过所述柱状孔洞镶嵌于所述晶格匹配层中。
[0040]可选的，在所述支撑衬底上形成介质层和晶格匹配层的步骤包括:
[0041]在所述支撑衬底上形成与晶格匹配层，所述晶格匹配层为阵列排布的柱状结构；
[0042]在所述支撑衬底和柱状结构上形成介质层；
[0043]在所述介质层上形成光刻胶层；
[0044]对所述支撑衬底进行背面光照以及显影工艺，去除所述晶格匹配层正上方的光刻胶层；
[0045]刻蚀去除所述晶格匹配层正上方的介质层；
[0046]去除剩余的光刻胶层。
[0047]可选的，采用溅射方式在所述支撑衬底和所述介质层上形成所述晶格匹配层。
[0048]可选的，所述介质层的透光率大于所述 晶格匹配层的透光率。所述倒装LED芯片的外延层为氮化镓，所述晶格匹配层为氮化镓或者氮化铝，所述介质层的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
[0049]本发明提供的用于倒装LED芯片的衬底具有如下优点:
[0050]首先，所述晶格匹配层或所述介质层为柱状结构，有利于提高形成于衬底上的外延层的晶体质量，进而提高倒装LED芯片的内量子效率；并且，所述柱状结构的侧面垂直于支撑衬底的表面，不会发生光散射或漫反射，能够减少从外延层射向支撑衬底的光的反射，增加其透射，提高倒装LED芯片的出光效率，即提高倒装LED芯片的外量子效率；
[0051]其次，采用与所述倒装LED芯片的外延层晶体结构相同的晶格匹配层，比如所述晶格匹配层由氮化镓薄膜或者氮化铝薄膜制成，其与后续形成的外延层具有较佳的晶格匹配效果，减少位错缺陷，进一步提高倒装LED芯片的内量子效率；
[0052]再次，与倒装LED芯片中的缓冲层相比，所述介质层的透光率更高，吸收率更小，所以所述介质层的使用能够通过减少缓冲层的占空比，减少光在倒装LED芯片内部的吸收率，从而进一步提高倒装LED芯片的发光亮度；
[0053]此外，所述用于倒装LED芯片的衬底的制作方法中，采用溅射方式形成晶格匹配层，减少占用MOCVD的工艺时间，有利于降低LED的生产成本；并且，无需光刻对位工艺，避开了微纳图形加工光刻对位困难的技术瓶颈，适于大规模商业化生产。
【附图说明】
[0054]图1是本发明实施例一的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法的流程示意图；
[0055]图2?9是本发明实施例一的用于倒装LED芯片的衬底制作过程中的剖面结构示意图；
[0056]图10是本发明实施例一的用于倒装LED芯片的衬底的俯视图；
[0057]图11是本发明实施例二的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法的流程示意图；
[0058]图12?20是本发明实施例二的用于倒装LED芯片的衬底制作过程中的剖面结构示意图；
[0059]图21是本发明实施例三的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法的流程示意图；
[0060]图22?29是本发明实施例三的用于倒装LED芯片的衬底制作过程中的剖面结构示意图；
[0061]图30是本发明实施例三的用于倒装LED芯片的衬底的俯视图；
[0062]图31是本发明实施例四的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法的流程示意图；
[0063]图32?40是本发明实施例四的用于倒装LED芯片的衬底制作过程中的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0064]在【背景技术】中已经提及，传统的倒装LED芯片在提高内量子效率和外量子效率之间存在矛盾。为此，本发明提供一种用于倒装LED芯片的衬底及其制作方法，既能提高倒装LED芯片的晶体质量(即内量子效率)，又能减少从外延层射向衬底的光的反射，增加其透射，提高倒装LED芯片的出光效率(即外量子效率)。所述衬底包括支撑衬底、介质层以及与所述倒装LED芯片的外延层晶体结构相同的晶格匹配层，所述晶格匹配层或介质层为柱状结构；若所述晶格匹配层为柱状结构，则所述介质层形成于所述支撑衬底上，且所述晶格匹配层镶嵌于所述介质层中；若所述介质层为柱状结构，则所述晶格匹配层形成于所述支撑衬底上，且所述介质层镶嵌于所述晶格匹配层中。所述柱状结构有利于提高形成于衬底上的外延层的晶体质量，进而提高倒装LED芯片的内量子效率，并且所述柱状结构的侧面垂直于支撑衬底的表面，不会发生光散射或漫反射，能够减少从外延层射向支撑衬底的光的反射，增加其透射，提高倒装LED芯片的出光效率，即提高倒装LED芯片的外量子效率。并且，所述晶格匹配层与所述倒装LED芯片的外延层晶体结构相同，可以获得较佳的晶格匹配效果，减少位错缺陷，进一步提高倒装LED芯片的内量子效率。再者，介质层的引入可减少缓冲层的占空比，从而减少光在倒装LED芯片内部被吸收的概率，更进一步提高倒装LED的发光亮度。
[0065]以下结合附图和具体实施例对本发明提出的用于倒装LED芯片的衬底及其制作方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0066]实施例一
[0067]图10是本发明实施例一的用于倒装LED芯片的衬底的俯视图，图9是图10所示结构沿AA’方向的剖面示意图。如图9?10所示，所述用于倒装LED芯片的衬底包括:支撑衬底10、与所述倒装LED芯片的外延层晶体结构相同的晶格匹配层11、介质层12，其中所述介质层12为阵列排布的柱状结构，所述晶格匹配层11形成于所述支撑衬底10上，所述柱状结构镶嵌于所述晶格匹配层11中。
[0068]其中，所述柱状结构可以是圆柱状结构、椭圆柱状结构、多棱柱状结构。本实施例中，所述柱状结构是六棱柱状结构。当然，由于所述支撑衬底10为圆形衬底，所述支撑衬底10边缘的柱状结构可以是不完整的六棱柱状结构。本发明对柱状结构的数量和排布方式不加限制，可根据实际布图情况相应的调整。
[0069]所述晶格匹配层11的晶体结构与倒装LED芯片的外延层的晶体结构相同，本实施例中，所述晶格匹配层11为氮化镓或者氮化铝，由于外延层的材料通常为氮化镓，因而所述晶格匹配层11采用上述两种与外延层材料晶体结构相同，可以获得较佳的晶格匹配效果，减少位错缺陷。所述介质层12的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，上述材料均为LED制作工艺中经常采用的材料，成本较低。
[0070]优选方案中，所述柱状结构的高度大于所述晶格匹配层11的高度，如此可以获得更好的晶格匹配效果，有利于进一步提高内量子效率。本实施例中，所述晶格匹配层11的高度为0.05?2微米，优选为0.1?I微米；所述柱状结构的高度为0.1?3微米，优选为0.15?1.5微米。
[0071]如图1所示，本发明提供的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，包括如下步骤:
[0072]Sll:提供一支撑衬底；
[0073]S12:在所述支撑衬底上形成介质层，所述介质层为阵列排布的柱状结构；
[0074]S13:在所述支撑衬底和柱状结构上形成晶格匹配层；
[0075]S14:在所述晶格匹配层上形成光刻胶层；
[0076]S15:采用同比刻蚀工艺处理所述晶格匹配层，直至所述光刻胶层被全部去除，将所述柱状结构暴露出来，使得所述柱状结构镶嵌于所述晶格匹配层中。
[0077]下面结合附图2至10对本发明的倒装LED芯片的衬底的制作方法作进一步说明。
[0078]如图2所示，提供一支撑衬底10，所述支撑衬底10例如为表面平坦的蓝宝石衬底。
[0079]如图3?4所示，通过蒸发、溅射、喷涂或PECVD工艺在所述支撑衬底10上形成介质层12，并通过光刻和蚀刻工艺去除预定区域上的介质层12，从而在支撑衬底10上形成阵列排布的柱状结构。
[0080]如图5所示，在所述支撑衬底10和柱状结构上形成晶格匹配层11。优选方案中，采用溅射方式形成晶格匹配层，如此就无需占用成本较高的MOCVD工艺的时间，有利于降低LED的生产成本。
[0081]如图6所示，通过匀胶工艺在所述晶格匹配层11上形成光刻胶层13。
[0082]如图7?9所示，采用同比刻蚀工艺处理所述晶格匹配层11，直至所述光刻胶层全部被去除，并将所述柱状结构暴露出来，使得所述柱状结构镶嵌于所述晶格匹配层11中，完成用于倒装LED芯片的衬底的制作工艺。
[0083]具体而言，所述同步刻蚀工艺过程如下:
[0084]首先，所述柱状结构正上方的光刻胶层被全部去除，暴露出所述柱状结构正上方的晶格匹配层11的表面，如图7所不；
[0085]随后，所述柱状结构正上方的晶格匹配层也被去除，暴露出所述柱状结构的表面，如图8所示；
[0086]最后，所有区域的光刻胶层被全部去除，所述柱状结构被暴露出来，使得所述柱状结构镶嵌于所述晶格匹配层11中，如图9所示。
[0087]其中，所述同比刻蚀工艺是指对所述晶格匹配层11和光刻胶层13的刻蚀速率相同或接近相同，而基本不刻蚀所述介质层12，这样无需对光刻胶层进行曝光，避开了微纳图形加工光刻对位困难的技术瓶颈。上述同比刻蚀工艺可以是在一个腔室内连续进行的过程，图7?9所示仅是为了便于理解该同比刻蚀的原理。本实施例中，采用含氯气体(比如三氯化硼或者氯气)和 含氧气体(比如氧气或笑气)的混合气体进行同比刻蚀，另外还可选择性加入氩气或者氢气，其中含氯气体主要用于刻蚀晶格匹配层，同时其还可刻蚀光刻胶，氧气和氢气的加入可以调节光刻胶的刻蚀速率，氩气也可增加晶格匹配层和光刻胶层的刻蚀速率(但对二者刻蚀速率的增加效果有所差异)，可通过调整上述气体的流量进而控制其对晶格匹配层11和光刻胶层13的刻蚀速率，从而达到同比刻蚀的目的。本领域技术人员根据上述揭示内容可通过有限次实验获知具体的流量参数，在此不再赘述。
[0088]根据上述方法所制成的衬底的柱状结构的高度大于晶格匹配层11的高度，如此可以获得更好的晶格匹配效果，有利于进一步提高内量子效率。然而应当认识到，本发明并不限制柱状结构的高度，实际上所述柱状结构的高度也可以等于晶格匹配层11的高度，只要形成的晶格匹配层的厚度大于或者等于柱状结构的高度，那么去除全部的光刻胶层后再刻蚀一段时间的晶格匹配层，直至露出所述柱状结构的表面时停止，这样柱状结构的高度就与晶格匹配层11的高度相同。
[0089]实施例二
[0090]本实施例的用于倒装LED芯片的衬底与实施例一的结构相同，但本实施例中所采用有所区别，如图11所示，本发明提供的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，包括如下步骤:
[0091]S21:提供一支撑衬底；
[0092]S22:在所述支撑衬底上形成晶格匹配层，所述晶格匹配层中具有阵列排布的柱状孔洞；
[0093]S23:在所述支撑衬底和晶格匹配层上形成介质层；
[0094]S24:在所述介质层上形成光刻胶层；
[0095]S25:对所述支撑衬底进行背面光照以及显影工艺，去除所述晶格匹配层正上方的光刻胶层；
[0096]S26:刻蚀去除所述晶格匹配层正上方的介质层，形成阵列排布的柱状结构；
[0097]S27:去除剩余的光刻胶层。
[0098]下面结合附图12至20对本发明的倒装LED芯片的衬底的制作方法作进一步说明。
[0099]如图12所示，提供一支撑衬底10，所述支撑衬底10例如为表面平坦的蓝宝石衬底。
[0100]如图13?14所示，采用溅射方式形成晶格匹配层11，并通过光刻和蚀刻工艺去除预定区域上的晶格匹配层11，从而在晶格匹配层11中形成阵列排布的柱状孔洞11a。
[0101]如图15所示，在所述支撑衬底10上和晶格匹配层11上形成介质层12。
[0102]如图16所示，通过匀胶工艺在所述介质层12上形成光刻胶层13，本实施例中，所述光刻胶层13为负性光刻胶。
[0103]如图17?20所示，采用无掩膜光刻工艺以及刻蚀工艺处理所述介质层12，使其成为阵列排布的柱状结构，所述柱状结构镶嵌于所述晶格匹配层11中，完成用于倒装LED芯片的衬底的制作工艺。
[0104]详细的，所述无掩膜光刻工艺以及刻蚀工艺过程如下:
[0105]首先，如图17所示，对所述支撑衬底10进行背面光照，即对所述支撑衬底10未形成晶格匹配层11的表面进行光照，由于晶格匹配层11与介质层12的透光率不同，通常是介质层12的透光率大于晶格匹配层11，例如，介质层12的材质是二氧化硅，其透光率为95 %?100 %，晶格匹配层11的材质是氮化铝，其透光率为50 %?70 %，如此，光照之后，晶格匹配层11正上方的光刻胶层未感光，而未被晶格匹配层11阻挡的光刻胶层感光，随后进行显影工艺，对于负性光刻胶而言，未感光的部分显影后被去除，而感光部分则被保留，因而，如图18所示，晶格匹配层11正上方的光刻胶层被去除，而其余区域的光刻胶层保留下来；
[0106]接着，以剩余的光刻胶层为掩膜层，刻蚀去除所述晶格匹配层11正上方的介质层12，从而形成阵列排布的柱状结构，如图19所示；
[0107]最后，如图20所示，去除剩余的光刻胶层，由介质层12形成的柱状结构被暴露出来，所述柱状结构镶嵌于所述晶格匹配层11中。
[0108]实施例三
[0109]本实施例的用于倒装LED芯片的衬底与实施例一的不同之处在于，所述晶格匹配层11为柱状结构，所述介质层12形成于所述支撑衬底10上，所述介质层12中具有阵列排布的柱状孔洞，所述晶格匹配层11通过所述柱状孔洞镶嵌于所述介质层10中。
[0110]图30是本发明实施例三的用于倒装LED芯片的衬底的俯视图，图29是图30所示结构沿AA’方向的剖面示意图。如图29?30所示，所述用于倒装LED芯片的衬底包括:支撑衬底10、与所述倒装LED芯片的外延层晶体结构相同的晶格匹配层11、介质层12，其中所述晶格匹配层11为阵列排布的柱状结构，所述介质层12中具有阵列排布的柱状孔洞，所述晶格匹配层11通过所述柱状孔洞镶嵌于所述介质层12中。
[0111]如图21所示，本实施例提供的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，包括如下步骤:
[0112]S31:提供一支撑衬底；
[0113]S32:在所述支撑衬底上形成介质层，所述介质层中具有阵列排布的柱状孔洞；
[0114]S33:在所述支撑衬底和介质层上形成晶格匹配层；
[0115]S34:在所述晶格匹配层上形成光刻胶层；
[0116]S35:采用同比刻蚀工艺处理所述晶格匹配层以形成阵列排布的柱状结构，使得所述柱状结构通过所述柱状孔洞镶嵌于所述晶格匹配层中。
[0117]下面结合附图22?30对本实施例的倒装LED芯片的衬底的制作方法作进一步说明。
[0118]如图22所示，提供一支撑衬底10，所述支撑衬底10例如为表面平坦的蓝宝石衬底。
[0119]如图23?24所示，通过蒸发、溅射、喷涂或PECVD工艺在所述支撑衬底10上形成介质层12，再通过光刻和蚀刻工艺去除预定区域上的介质层12，从而在介质层12中形成阵列排布的柱状孔洞12a。所述柱状孔洞12a可以是圆柱状孔洞、椭圆柱状孔洞、多棱柱状孔洞。本实施例中，所述通孔I Ia是六棱柱状孔洞，通过所述六棱柱状孔洞暴露所述支撑衬底10。
[0120]如图25所示，在所述支撑衬底10和介质层12上形成晶格匹配层11。优选方案中，采用溅射方式形成晶格匹配层，如此就无需占用成本较高的MOCVD工艺的时间，有利于降低LED的生产成本。
[0121]如图26所示，通过匀胶工艺在所述晶格匹配层11上形成光刻胶层13。
[0122]接下来，采用同比刻蚀工艺处理所述晶格匹配层11，直至所述光刻胶层全部被去除，所述晶格匹配层11呈柱状并被暴露出来，本实施例中所述晶格匹配层11作为柱状结构通过柱状孔洞12a镶嵌于介质层12中。
[0123]具体而言，所述同步刻蚀工艺过程如下:
[0124]首先，部分厚度的光刻胶层13被去除，暴露出晶格匹配层11的表面，如图27所示;
[0125]随后，部分厚度的光刻胶层13和晶格匹配层11被一并去除，暴露出介质层12的表面，如图28所示；
[0126]最后，所有区域的光刻胶层被全部去除，所述晶格匹配层11成为柱状结构镶嵌在所述晶格匹配层中，如图29所示。
[0127]根据上述方法所制成的衬底的柱状结构的高度同样大于晶格匹配层11的高度，如此可以获得更好的晶格匹配效果，有利于进一步提高内量子效率。然而应当认识到，上述方法形成的柱状结构的高度同样可以等于晶格匹配层11的高度，只要初始溅射的晶格匹配层的厚度大于或者等于介质层的高度，那么去除全部的光刻胶层后再刻蚀一段时间的晶格匹配层，直至露出所述介质层12的表面时停止，这样最终形成的晶格匹配层12高度就与介质层12的高度相同。
[0128]实施例四
[0129]本实施例的用于倒装LED芯片的衬底与实施例三的结构相同，但本实施例中所采用有所区别，如图31所示，本发明提供的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，包括如下步骤:
[0130]S41:提供一支撑衬底；
[0131]S42:在所述支撑衬底上形成与晶格匹配层，所述晶格匹配层为阵列排布的柱状结构；
[0132]S43:在所述支撑衬底和柱状结构上形成介质层；
[0133]S44:在所述介质层上形成光刻胶层；
[0134]S45:对所述支撑衬底进行背面光照以及显影工艺，去除所述晶格匹配层正上方的光刻胶层；
[0135]S46:刻蚀去除所述晶格匹配层正上方的介质层；
[0136]S47:去除剩余的光刻胶层。
[0137]下面结合附图 32至40对本发明的倒装LED芯片的衬底的制作方法作进一步说明。
[0138]如图32所示，提供一支撑衬底10，所述支撑衬底10例如为表面平坦的蓝宝石衬底。
[0139]如图33?34所示，采用溅射方式形成晶格匹配层11，并通过光刻和蚀刻工艺去除预定区域上的晶格匹配层11，从而在支撑衬底10上形成阵列排布的柱状结构。
[0140]如图35所示，在所述支撑衬底10和柱状结构上形成介质层12。
[0141]如图36所示，通过匀胶工艺在所述介质层12上形成光刻胶层13，本实施例中，所述光刻胶层13为负性光刻胶。
[0142]如图37?39所示，采用无掩膜光刻工艺以及刻蚀工艺处理所述介质层12，使其具有阵列排布的柱状孔洞，所述柱状结构镶嵌于所述介质层12中，完成用于倒装LED芯片的衬底的制作工艺。
[0143]详细的，所述无掩膜光刻工艺以及刻蚀工艺过程如下:
[0144]首先，如图37所示，对所述支撑衬底10进行背面光照，由于晶格匹配层11与介质层12的透光率不同，具体而言是介质层12的透光率大于晶格匹配层11，例如，介质层12的材质是二氧化硅，其透光率为95%?100%，晶格匹配层11的材质是氮化铝，其透光率为50%?70%，如此，光照之后，晶格匹配层11正上方的光刻胶层未感光，而未被晶格匹配层11阻挡的光刻胶层感光，随后进行显影工艺，对于负性光刻胶而言，未感光的部分显影后被去除，而感光部分则被保留，如图38所示，晶格匹配层11正上方的光刻胶层被去除，而其余区域的光刻胶层保留下来；
[0145]接着，以剩余的光刻胶层为掩膜层，刻蚀去除所述晶格匹配层11正上方的介质层12，晶格匹配层11被暴露出来，如图39所示；
[0146]最后，如图40所示，去除剩余的光刻胶层，由晶格匹配层11形成的柱状结构镶嵌于所述介质层12中。
[0147]需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0148]上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
【主权项】
1.一种用于倒装LED芯片的衬底，其特征在于，包括支撑衬底、介质层以及与倒装LED芯片的外延层晶体结构相同的晶格匹配层，所述介质层以及晶格匹配层均位于所述支撑衬底上，所述晶格匹配层为阵列排布的柱状结构并镶嵌于所述介质层中。2.如权利要求1所述的用于倒装LED芯片的衬底，其特征在于，所述介质层的透光率大于所述晶格匹配层的透光率。3.如权利要求2所述的用于倒装LED芯片的衬底，其特征在于，所述倒装LED芯片的外延层为氮化镓，所述晶格匹配层为氮化镓或者氮化铝，所述介质层的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。4.如权利要求1所述的用于倒装LED芯片的衬底，其特征在于，所述柱状结构是圆柱状结构、椭圆柱状结构或多棱柱状结构。5.如权利要求1所述的用于倒装LED芯片的衬底，其特征在于，所述介质层的高度大于或等于所述晶格匹配层的高度。6.一种用于倒装LED芯片的衬底，其特征在于，包括支撑衬底、介质层以及与倒装LED芯片的外延层晶体结构相同的晶格匹配层，所述介质层以及晶格匹配层均位于所述支撑衬底上，所述介质层为阵列排布的柱状结构并镶嵌于所述晶格匹配层中。7.如权利要求6所述的用于倒装LED芯片的衬底，其特征在于，所述介质层的透光率大于所述晶格匹配层的透光率。8.如权利要求7所述的用于倒装LED芯片的衬底，其特征在于，所述倒装LED芯片的外延层为氮化镓，所述晶格匹配层为氮化镓或者氮化铝，所述介质层的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。9.如权利要求6所述的用于倒装LED芯片的衬底，其特征在于，所述柱状结构是圆柱状结构、椭圆柱状结构或多棱柱状结构。10.如权利要求6所述的用于倒装LED芯片的衬底，其特征在于，所述介质层的高度大于或等于所述晶格匹配层的高度。11.一种用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，其特征在于，包括: 提供一支撑衬底； 在所述支撑衬底上形成介质层和与倒装LED芯片的外延层的晶体结构相同的晶格匹配层，所述介质层为阵列排布的柱状结构并镶嵌于所述晶格匹配层中。12.如权利要求11所述的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，其特征在于，在所述支撑衬底上形成介质层和晶格匹配层的步骤包括: 在所述支撑衬底上形成介质层，所述介质层为阵列排布的柱状结构； 在所述支撑衬底和柱状结构上形成晶格匹配层； 在所述晶格匹配层上形成光刻胶层； 采用同比刻蚀工艺处理所述晶格匹配层，直至所述光刻胶层被全部去除，将所述柱状结构暴露出来，使得所述柱状结构镶嵌于所述晶格匹配层中。13.如权利要求11所述的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，其特征在于，在所述支撑衬底上形成介质层和晶格匹配层的步骤包括: 在所述支撑衬底上形成晶格匹配层，所述晶格匹配层中具有阵列排布的柱状孔洞； 在所述支撑衬底和晶格匹配层上形成介质层； 在所述介质层上形成光刻胶层； 对所述支撑衬底进行背面光照以及显影工艺，去除所述晶格匹配层正上方的光刻胶层； 刻蚀去除所述晶格匹配层正上方的介质层，形成阵列排布的柱状结构；去除剩余的光刻胶层。14.如权利要求12或13所述的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，其特征在于，采用溅射方式形成所述晶格匹配层。15.如权利要求11至13中任意一项所述的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，其特征在于，所述介质层的透光率大于所述晶格匹配层的透光率。16.如权利要求15所述的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，其特征在于，所述倒装LED芯片的外延层为氮化镓，所述晶格匹配层为氮化镓或者氮化铝，所述介质层的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。17.一种用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，其特征在于，包括: 提供一支撑衬底； 在所述支撑衬底上形成介质层和与倒装LED芯片的外延层的晶体结构相同的晶格匹配层，所述晶格匹配层为阵列排布的柱状结构并镶嵌于所述介质层中。18.如权利要求17所述的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，其特征在于，在所述支撑衬底上形成介质层和晶格匹配层的步骤包括: 在所述支撑衬底上形成介质层，所述介质层中具有阵列排布的柱状孔洞； 在所述支撑衬底和介质层上形成晶格匹配层； 在所述晶格匹配层上形成光刻胶层； 采用同比刻蚀工艺处理所述晶格匹配层以形成阵列排布的柱状结构，使得所述柱状结构通过所述柱状孔洞镶嵌于所述晶格匹配层中。19.如权利要求17所述的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，其特征在于，在所述支撑衬底上形成介质层和晶格匹配层的步骤包括: 在所述支撑衬底上形成与晶格匹配层，所述晶格匹配层为阵列排布的柱状结构； 在所述支撑衬底和柱状结构上形成介质层； 在所述介质层上形成光刻胶层； 对所述支撑衬底进行背面光照以及显影工艺，去除所述晶格匹配层正上方的光刻胶层； 刻蚀去除所述晶格匹配层正上方的介质层； 去除剩余的光刻胶层。20.如权利要求18或19所述的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，其特征在于，采用溅射方式在所述支撑衬底和所述介质层上形成所述晶格匹配层。21.如权利要求17至19中任意一项所述的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，其特征在于，所述介质层的透光率大于所述晶格匹配层的透光率。22.如权利要求21所述的用于倒装LED芯片的衬底的制作方法，其特征在于，所述倒装LED芯片的外延层为氮化镓，所述晶格匹配层为氮化镓或者氮化铝，所述介质层的材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
【专利摘要】本发明提供了一种用于倒装LED芯片的衬底及其制作方法，所述衬底包括支撑衬底、介质层以及与倒装LED芯片的外延层晶体结构相同的晶格匹配层，所述介质层以及晶格匹配层均位于所述支撑衬底上；其中，所述晶格匹配层为阵列排布的柱状结构并镶嵌于所述介质层中，或者，所述介质层为阵列排布的柱状结构并镶嵌于所述晶格匹配层中。本发明既可提高倒装LED芯片的晶体质量，即提高内量子效率，又能减少从外延层射向衬底的光的反射，增加其透射，提高倒装LED芯片的出光效率，即提高外量子效率。
【IPC分类】H01L33/00, H01L33/22
【公开号】CN104882521
【申请号】CN201510319818
【发明人】马新刚, 丁海生, 李东昇, 陈善麟, 江忠永
【申请人】杭州士兰明芯科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月11日