CN105206730B - 一种led衬底及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种LED衬底及其制作方法，该LED衬底的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以及上表面的图形化结构相互错开设置，如此可以阻止缺陷向上生长，有利于提高LED芯片的晶体质量。

Description

一种LED衬底及其制作方法

技术领域

本发明属于半导体光电芯片制造领域，特别涉及一种LED衬底及其制作方法。

背景技术

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。

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、晶体质量的提高可以提高LED芯片的内量子效率，从而从根本上提高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晶体质量的提高可以提高小芯片的切割成品率，芯片尺寸在100μm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。

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晶体质量的衬底及其制作方法是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高LED芯片的晶体质量的LED衬底及制作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种LED衬底，包括：

支撑衬底；

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；

设置于所述晶格匹配层内的图形化结构；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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氮化钛、氮氧化钛、氧化锌中的至少一种。

本发明还提供一种LED衬底制作方法，包括：

提供一支撑衬底；

形成图形化结构以及与LED外延层晶体结构相同的晶格匹配层；

其中，所述晶格匹配层位于所述支撑衬底上，所述图形化结构位于所述晶格匹配层内部以及所述晶格匹配层上，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。

可选的，在所述的LED衬底制作方法中，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至少部分覆盖所述支撑衬底的上表面。

可选的，在所述的LED衬底制作方法中，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。

可选的，在所述的LED衬底制作方法中，设置于所述晶格匹配层内的图形化结构的数量为一层。

可选的，在所述的LED衬底制作方法中，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。

可选的，在所述的LED衬底制作方法中，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。

可选的，在所述的LED衬底制作方法中，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。

可选的，在所述的LED衬底制作方法中，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。

可选的，在所述的LED衬底制作方法中，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。

可选的，在所述的LED衬底制作方法中，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硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氮化钛、氮氧化钛、氧化锌中的至少一种。

在本发明提供的LED衬底及其制作方法中，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

图1是本发明实施例一中LED衬底的剖面结构示意图；

图2a是本发明实施例一中图形化结构的俯视图；

图2b是本发明实施例一中图形化结构的俯视图；

图3是本发明实施例二中LED衬底的剖面结构示意图；

图4是本发明实施例三中LED衬底的剖面结构示意图；

图5是本发明实施例四中LED衬底的剖面结构示意图；

图6a～6e是本发明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；

图7是本发明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；

图8a～8f是本发明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；

图9是本发明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

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。发明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。

为此，本发明提供一种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。

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化结构优选采用锥状、台状结构，以提高GaN基LED的外量子效率。如果是将该LED衬底应用于倒装LED芯片，则所述晶格匹配层上的图形化结构优选采用柱状结构，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。

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的LED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。

实施例一

图1是本发明实施例一中LED衬底的剖面结构示意图。如图1所示，所述LED衬底包括：支撑衬底100；设置于所述支撑衬底100上并与LED外延层晶体结构相同的晶格匹配层110；设置于所述晶格匹配层110内的图形化结构120；以及设置于所述晶格匹配层110上的图形化结构130。其中，所述晶格匹配层110内部的图形化结构120与所述晶格匹配层110上表面的图形化结构130在支撑衬底100表面上的正投影并集至少部分覆盖支撑衬底100的上表面。

为描述简便，下文将所述晶格匹配层110内部的第一图形化结构120称为第一图形化结构120，将所述晶格匹配层110上表面的第二图形化结构130称为第二图形化结构130。

本实施例中，所述晶格匹配层110内部仅设置有一层第一图形化结构120，相应地，所述晶格匹配层110包括依次形成的第一晶格匹配层111以及第二晶格匹配层112，第一晶格匹配层111覆盖支撑衬底100的表面，第二晶格匹配层112覆盖第一晶格匹配层111以及第一图形化结构120的表面。所述第一图形化结构120与第二图形化结构130在所述支撑衬底100表面上的正投影并集完全覆盖所述支撑衬底100的上表面，这样，可以中断掉所有缺陷沿垂直于所述支撑衬底100表面方向向上生长和扩大的机会，以获得晶体质量最佳的LED衬底。

可以理解的是，所述第一图形化结构120与第二图形化结构130在所述支撑衬底100表面上的正投影并集只要部分覆盖所述支撑衬底100的上表面，既可以一定程度上减少缺陷的产生。另外，如果所述第一图形化结构120与第二图形化结构130在所述支撑衬底100表面上的正投影并非完全互补，而是具有重叠区域，并不影响第一图形化结构120与第二图形化结构130中断缺陷纵向生长，同样可以中断缺陷生长。

其中，设置于所述晶格匹配层内的第一图形化结构120为柱状结构，可以是阵列排布的柱状凸起，所述柱状凸起可以为圆柱状凸起、椭圆柱状凸起或多棱柱状凸起。当然，第一图形化结构120也可以是具有阵列排布的柱状空洞的介质层，所述柱状空洞可以为圆柱状空洞、椭圆柱状空洞或多棱柱状空洞。具体结合图2a所示，本实施例中第一图形化结构120为柱状凸起。更具体的，所述柱状凸起是六棱柱状凸起。

本实施例中LED衬底是应用于倒装LED芯片，因而所述晶格匹配层110上的第二图形化结构130优选采用柱状结构，该柱状结构即可以是阵列排布的柱状凸起，也可以是具有阵列排布的柱状空洞的介质层。所述柱状结构的侧面垂直于支撑衬底100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100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。具体结合图2b所示，本实施例中第二图形化结构130为具有阵列排布的柱状空洞的介质层，所述柱状空洞的投影正对第一图形化结构120。更具体的，所述柱状空洞是六棱柱状空洞。

所述支撑衬底100的材料优选为蓝宝石，其具有化学稳定性好、生产技术相对成熟等优势。所述晶格匹配层110优选为氮化镓或者氮化铝，采用上述两种材料可以获得较佳的晶格匹配效果，减少位错缺陷。

本发明并不限制周期型图形结构的材质，但应考虑到，如果采用透光性能相对较佳的材料制作图形化结构，有利于提高出光效率；再者，如果采用折射率介于支撑衬底和外延层(通常是氮化镓)之间的材料制作，这样有利于光线慢慢过渡直至发射出衬底，同样有利于提高出光效率。基于上述原因以及制作成本等因素，所述第一图形化结构120和第二图形化结构130的材料优选为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅，氧化钛、氮化钛、氮氧化钛、氧化锌中的一种或多种。

下面结合图6 ～ 9 详细说明本实施例中的LED衬底的制作过程。

首先，如图6a～6e所示，提供一支撑衬底100，并在所述支撑衬底100上形成第一晶格匹配层111，所述支撑衬底100中通常具有一些缺陷(如图6a中虚线圈所示)，在支撑衬底100上形成第一晶格匹配层111的过程中，这些缺陷沿垂直于支撑衬底100表面方向向上生长和扩大，最终在第一晶格匹配层111中具有了相对较大的缺陷(如图6e中虚线圈所示)。

接着，如图7所示，在所述第一晶格匹配层111上形成一层第一图形化结构120，所述第一图形化结构120位于部分缺陷的正上方。本实施例中，先通过蒸发、PECVD、LPCVD或喷涂工艺在所述第一晶格匹配层111上形成介质材料层，再通过光刻和蚀刻工艺去除预定区域上的介质材料层，从而形成第一图形化结构120。

接着，在所述第一晶格匹配层111以及第一图形化结构120上覆盖一层第二晶格匹配层112。在第二晶格匹配层112生长的过程中，初始阶段，第一图形化结构120的位置处并未生长第二晶格匹配层112，如图8a～8c所示；随着第二晶格匹配层112厚度的增加，第二晶格匹配层112横向生长逐渐覆盖第一图形化结构120的上表面，如图8d～8e所示；最后，第二晶格匹配层112随着厚度的增加，表面完全平整，此时，由于第一图形化结构120的阻断作用，其正下方的缺陷无法沿第二晶格匹配层112纵向生长，而未被第一图形化结构120阻挡的区域，缺陷则得以向上生长并且越来越大，如图8e和8f中虚线圈所示。

接下来，如图9所示，在所述第二晶格匹配层112上形成一层第二图形化结构130。本实施例中，先通过蒸发、PECVD、LPCVD或喷涂工艺在第二晶格匹配层112上形成介质材料层，再通过光刻和蚀刻工艺去除正对第一图形化结构120区域的介质材料层，从而形成第二图形化结构130。所述第二图形化结构130与第一图形化结构120在平行于支撑衬底100表面的方向上错开设置，这样，第二图形化结构130可以位于另外一部分缺陷的正上方，后续在生长外延层时，第二图形化结构130可中断掉另外一部分缺陷沿垂直于所述支撑衬底100表面方向纵向向上生长和扩大几率。

实施例二

本实施例的LED衬底与实施例一的不同之处在于，该LED衬底应用于正装LED芯片，所述晶格匹配层110上的第二图形化结构130采用台状结构，以提高GaN基LED的外量子效率。所述台状结构既可以是阵列排布的台状凸起，例如是圆台状凸起、椭圆台状凸起或多棱台状凸起。所述台状结构也可以是具有阵列排布的台状空洞的介质层，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。

具体如图3所示，所述第一图形化结构120仍然为阵列排布的柱状凸起，而所述第二图形化结构130则为具有阵列排布的台状空洞的介质层，所述台状空洞的投影正对所述柱状凸起，这样第一图形化结构120和第二图形化结构130可以最大程度的互补，从而使二者的投影并集完全覆盖所述支撑衬底100的上表面。

所述第二图形化结构130可以是通过如下步骤形成：首先，通过蒸发、PECVD、LPCVD或喷涂工艺在所述晶格匹配层110的上表面形成介质材料层；然后：通过光刻和蚀刻工艺去除正对第一图形化结构120区域的介质材料层，形成若干台状空洞。如此，剩余的介质材料层则可与第一图形化结构120共同中断衬底上缺陷的生长。

实施例三

本实施例的LED衬底与实施例一的不同之处在于，该LED衬底应用于正装LED芯片，所述晶格匹配层110上的第二图形化结构130采用锥状结构。所述锥状结构既可以是阵列排布的台状凸起，例如是圆锥状凸起、椭圆锥状凸起或多棱锥状凸起，也可以是具有阵列排布的锥状空洞的介质层，所述锥状空洞为圆锥状空洞、椭圆锥状空洞或多棱锥状空洞。

具体如图4所示，所述第一图形化结构120仍然为阵列排布的柱状凸起，而所述第二图形化结构130则为具有阵列排布的锥状空洞的介质层，所述锥状空洞的投影正对所述柱状凸起，这样第一图形化结构120和第二图形化结构130可以最大程度的互补，从而使二者的投影并集完全覆盖所述支撑衬底100的上表面。

所述第二图形化结构130可以是通过如下步骤形成：首先，通过蒸发、 PECVD、LPCVD或喷涂工艺在所述晶格匹配层110的上表面形成介质材料层；然后：通过光刻和蚀刻工艺去除正对第一图形化结构120区域的介质材料层，形成若干锥状空洞。如此，剩余的介质材料层则可与第一图形化结构120共同中断衬底上缺陷的生长。

实施例四

本实施例的LED衬底与实施例一的不同之处在于，所述晶格匹配层110内部设置有多层图形化结构。通过在所述晶格匹配层110内部设置多层相互错开的图形化结构，有利于使所有图形化结构的投影完全覆盖支撑衬底的上表面。并且，每一层图形化结构的尺寸可以相对较小，外延生长晶格匹配层时其更容易长平。

具体而言，如图5所示，所述晶格匹配层110内部设置有两层图形化结构121、122，相应的，所述晶格匹配层110包括依次形成的第一晶格匹配层111、第二晶格匹配层112、第三晶格匹配层113，第一晶格匹配层111覆盖支撑衬底100的表面，第二晶格匹配层112覆盖第一晶格匹配层111以及图形化结构121的表面，第三晶格匹配层113覆盖第二晶格匹配层112以及图形化结构122的表面。

其中，所述晶格匹配层110内部的两层图形化结构121、122的形状可以相同也可以不相同，所述两层图形化结构121、122与第二图形化结构130在支撑衬底100的上表面的正投影可以完全互补，恰好覆盖支撑衬底100的表面。或者，所述两层图形化结构121、122与第二图形化结构130的正投影具有部分重叠区域。再或者，所述两层图形化结构121、122与第二图形化结构130的正投影之间具有缝隙，也就是说，以上图形化结构的正投影并不完全覆盖支撑衬底100的表面。

以上是以晶格匹配层110内部的第一图形化结构120为凸起结构，而晶格匹配层110上表面的第二图形化结构130为空洞结构为例，但应当认识到，所述晶格匹配层110上表面的第二图形化结构130也可以是凸起结构。所述第一图形化结构120的图形的横截面形状可以为三角形、圆形、椭圆形、多边形和不规则图形中的任何一种，同样，所述第二图形化结构130的图形的横截面形状也可以为三角形、圆形、椭圆形、多边形和不规则图形中的任何一种。另外，上文是晶格匹配层110内部设置有一层或者两层图形化结构为例，但实际上所述晶格匹配层110内部也可以设置三层以上的图形化结构。再者，所述晶格匹配层110内部的图形化结构也不局限于位于其中间位置，实际上也可以是先在支撑衬底100上形成图形化结构，然后再覆盖晶格匹配层，由于晶格匹配层覆盖并包围该图形化结构，因此仍然可以认为该图形化结构属于在晶格匹配层内。

综上所述，本发明提供的LED衬底，由于在支撑衬底上形成与LED外延层晶体结构相同的晶格匹配层，并在晶格匹配层内部以及上表面设置了图形化结构，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，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垂直于支撑衬底表面方向纵向向上生长和扩大几率，即，采用本发明所提供的LED衬底进行GaN外延生长，可生长出缺陷少甚至无材料缺陷的GaN外延层；同时，所述晶格匹配层上表面设置的图形化结构可根据LED芯片结构类型的不同而不同，具体可选择锥状、台状或柱状等以提高GaN基LED的外量子效率。

进一步的，LED晶体质量的提高可以同时解决诸多问题，例如：

一、晶体质量的提高可以提高LED芯片的内量子效率，从而从根本上提高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晶体质量的提高可以提高小芯片的切割成品率，芯片尺寸在100um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。

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。

Claims (26)

1.一种LED衬底，其特征在于，包括：

支撑衬底；

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；

设置于所述晶格匹配层内的图形化结构；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，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。

2.如权利要求1所述的LED衬底，其特征在于，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。

3.如权利要求2所述的LED衬底，其特征在于，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。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的LED衬底，其特征在于，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。

5.如权利要求4所述的LED衬底，其特征在于，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。

6.如权利要求1至3中任意一项所述的LED衬底，其特征在于，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。

7.如权利要求6所述的LED衬底，其特征在于，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。

8.如权利要求1至3中任意一项所述的LED衬底，其特征在于，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。

9.如权利要求8所述的LED衬底，其特征在于，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。

10.如权利要求1至3中任意一项所述的LED衬底，其特征在于，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。

11.如权利要求10所述的LED衬底，其特征在于，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，所述锥状空洞为圆锥状空洞、椭圆锥状空洞或多棱锥状空洞。

12.如权利要求1至3中任意一项所述的LED衬底，其特征在于，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。

13.如权利要求1至3中任意一项所述的LED衬底，其特征在于，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硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氮化钛、氮氧化钛、氧化锌中的至少一种。

14.一种LED衬底制作方法，其特征在于，包括：

提供一支撑衬底；

形成图形化结构以及与LED外延层晶体结构相同的晶格匹配层；

其中，所述晶格匹配层位于所述支撑衬底上，所述图形化结构位于所述晶格匹配层内部以及所述晶格匹配层上，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，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。

15.如权利要求14所述的LED衬底制作方法，其特征在于，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。

16.如权利要求15所述的LED衬底制作方法，其特征在于，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。

17.如权利要求14至16中任意一项所述的LED衬底制作方法，其特征在于，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。

18.如权利要求17所述的LED衬底制作方法，其特征在于，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。

19.如权利要求14至16中任意一项所述的LED衬底制作方法，其特征在于，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。

20.如权利要求19所述的LED衬底制作方法，其特征在于，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。

21.如权利要求14至16中任意一项所述的LED衬底制作方法，其特征在于，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。

22.如权利要求21所述的LED衬底制作方法，其特征在于，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。

23.如权利要求14至16中任意一项所述的LED衬底制作方法，其特征在于，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。

24.如权利要求23所述的LED衬底制作方法，其特征在于，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，所述锥状空洞为圆锥状空洞、椭圆锥状空洞或多棱锥状空洞。

25.如权利要求14至16中任意一项所述的LED衬底制作方法，其特征在于，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。

26.如权利要求14至16中任意一项所述的LED衬底制作方法，其特征在于，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硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氮化钛、氮氧化钛、氧化锌中的至少一种。