CN111564545A - 一种蓝宝石复合衬底及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓝宝石复合衬底及其制作方法，所述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。本发明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。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种蓝宝石复合衬底及其制作方法。
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
本发明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。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种蓝宝石复合衬底的制作方法，不需要研磨蓝宝石衬底，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，本发明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。
相应地，本发明还提供了一种蓝宝石复合衬底的制作方法，包括：
在减薄蓝宝石衬底的正面形成缺陷阻挡层，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；
对所述缺陷阻挡层进行刻蚀，形成若干个开孔，所述开孔从缺陷阻挡层刻蚀至减薄蓝宝石衬底的正面；
在减薄蓝宝石衬底的背面形成粘接层；
将增厚层键合在粘接层上，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，在压力为1～3吨、温度为300～350℃的条件下，将增厚层键合在粘接层上，键合时间为30～90分钟。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明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。
本发明在减薄蓝宝石衬底上形成设有若干个开孔的缺陷阻挡层，所述缺陷阻挡层采用晶格与氮化镓的晶格相配的透明不导电材料，并通过开孔来增加氮化镓外延与复合衬底的接触面积，使得氮化镓的纵向外延变为横向外延，从而减少氮化镓外延材料的位错密度，减少晶格缺陷。
此外，发明在减薄蓝宝石衬底的背面形成增厚层，不仅通过增厚层自身的厚度来减少衬底发生翘曲，还通过增厚层本身材料特性来进一步地减少衬底发生翘曲，以及提高复合衬底是散热效果。
其次，本发明可将多层附着层和缺陷阻挡层交替堆叠形成反射镜结构，从而提高芯片的出光效率。
本发明通过调节键合的温度和压力，在不损伤减薄蓝宝石衬底的情况下，有效地将增厚层粘接在蓝宝石复合衬底的背面。
附图说明
图1是本发明蓝宝石复合衬底的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参见图1，本发明提供的一种蓝宝石复合衬底，应用在生长氮化镓外延上，其包括减薄蓝宝石衬底10、设于减薄蓝宝石衬底10正面的缺陷阻挡层20、防止减薄蓝宝石衬底10弯曲的增厚层40、以及将增厚层40粘接在减薄蓝宝石衬底10背面的粘接层30。
本发明减薄蓝宝石衬底10的厚度只有一般蓝宝石衬底厚度的22％～45％。优选的，所述减薄蓝宝石衬底10的厚度为90～200μm。更优的，所述减薄蓝宝石衬底10的厚度为130～160μm。本发明的减薄蓝宝石衬底10由一般的蓝宝石衬底分割而成，价格比一般的蓝宝石衬底便宜。现有4寸的蓝宝石衬底厚度为450μm，6寸的蓝宝石衬底厚度为650μm。
衬底的厚度越薄，其散热效果越好，但与外延层的晶格失配越大，且衬底越容易发生翘曲。
为此，本发明在减薄蓝宝石衬底10的正面上形成缺陷阻挡层20，用来减少氮化镓外延成长时因为减薄蓝宝石衬底与GaN的晶格不匹配所造成的缺陷。
由于氮化镓外延直接形成在缺陷阻挡层20上，因此缺陷阻挡层20的材料晶格要与氮化镓的晶格相配，且所述缺陷阻挡层20要为透明不导电材料。优选的，所述缺陷阻挡层20的材料为SiO2或Si2N4。
所述缺陷阻挡层20设有若干个开孔21，所述开孔21从缺陷阻挡层20的表面刻蚀至减薄蓝宝石衬底10的正面。若开孔21的深度没到达到减薄蓝宝石衬底10上，则会有缺陷阻挡层残留，影响外延生长质量。
本发明通过在缺陷阻挡层20上形成若干个开孔21来增加氮化镓外延与复合衬底的接触面积；由于氮化镓在缺陷阻挡层上无法单独成长，只能靠氮化镓横向成长将开孔填平，因此在生长氮化镓时，氮化镓的纵向外延变为横向外延，可以有效减少氮化镓外延材料的位错密度，有效减少晶格缺陷。
优选的，所述开孔21呈阵列排布，且所述开孔21的形成为圆形。在本发明的其他实施例中，所述开孔21的形状还可以为三角形、椭圆形、正方形、长方形或星形。
需要说明的是，所述开孔21的宽度以及开孔21之间的间隔对氮化镓外延的形成起着重要的影响。
优选的，所述开孔21的宽度为2～5μm，若开孔21的宽度小于2μm，则影响氮化镓外延的形成；若开孔21的宽度大于5μm，氮化镓外延的晶格缺陷会增加。
优选的，所述开孔21之间的间隔为2～5μm，若开孔21之间的间隔大于5μm，会影响氮化镓外延的形成。由于受工艺的限制，所述开孔21之间的间隔很少小于2μm。
由于缺陷阻挡层20与减薄蓝宝石衬底10之间的粘接性不好，为了防止缺陷阻挡层20的脱落，本发明在缺陷阻挡层20和减薄蓝宝石衬底10之间设置附着层50，以将缺陷阻挡层20牢牢固定在减薄蓝宝石衬底10上。优选的，所述附着层50的材料与蓝宝石衬底10的材料相近。具体的，所述附着层50的材料为Al2O3。所述开孔21贯穿缺陷阻挡层20和附着层50，刻蚀至减薄蓝宝石衬底10的正面。
需要说明的是，缺陷阻挡层20和附着层50的厚度对氮化镓外延的质量起着重要的影响。优选的，所述缺陷阻挡层20的厚度为1000～1500nm。若缺陷阻挡层20的厚度小于1000nm，则厚度太薄，减少晶格缺陷的效果不佳，且衬底的整体反射率不足，降低芯片的出光效率。若缺陷阻挡层20的厚度大于1500nm，则厚度太厚，氮化镓外延成长的纵向高度太高，影响氮化镓外延的横向成长。
优选的，所述附着层50的厚度为10～100nm。更优的，所述附着层50的厚度为30～60nm。若附着层50的厚度小于10nm，则厚度太薄，起不到粘附缺陷阻挡层20的作用，进而导致缺陷阻挡层20脱落。若附着层50的厚度大于100nm，则厚度太厚，存在以下两个问题：(1)制作工艺受限制，由于附着层50要采用蒸镀工艺来形成，其中，Al2O3的蒸镀温度很高，若蒸镀形成过厚的Al2O3，持续高温容易破坏设备；(2)蒸镀出来Al2O3结晶的不佳，容易形成有浅白黄色的AlO结晶，这种结晶会吸外延层发出的光，从而降低芯片的亮度。
由于本发明的缺陷阻挡层20和附着层50为两种折射率不同的材料，其中，所述附着层50的材料为Al2O3，所述缺陷阻挡层20的材料为SiO2或Si2N4，因此本发明可将多层附着层50和缺陷阻挡层20交替堆叠形成反射镜结构，提高芯片的出光效率。
由于本发明采用了减薄的蓝宝石衬底10，因此本发明需要在减薄蓝宝石衬底10的背面粘合一层增厚层40来减少减薄蓝宝石衬底10发生翘曲。具体的，所述增厚层40的材料要满足以下要求：(1)其材料的热膨胀系数要小于减薄蓝宝石衬底的热膨胀系数；(2)其材料导热性良好；(3)硬度高；(4)其材料晶格与减薄蓝宝石衬底相近。
优选的，所述增厚层40为AlN基板或SiC基板。具体的，AlN的热膨胀系数为8.53*10-6/K，蓝宝石衬底的热膨胀系数为7.85*10-6/K，因此本发明在减薄蓝宝石衬底10背面粘合增厚层40可以避免减薄蓝宝石衬底10发生热膨胀翘曲，且AlN导热好，适合氮化镓外延生长。
需要说明的是，本发明增厚层40的厚度加上减薄蓝宝石衬底10的厚度一般等于常规蓝宝石衬底的厚度。优选的，所述增厚层40的厚度为300～500μm。若增厚层40的厚度过小，则起不到防止减薄蓝宝石衬底10翘曲的作用；若增厚层40的厚度过大，则影响复合衬底的散热效果。
由于增厚层40的厚度较大，且增厚层40的材料与减薄蓝宝石衬底10的材料之间的粘合力较弱，因此本发明通过粘接层30将增厚层40粘合在减薄蓝宝石衬底10的背面上。
具体的，所述粘接层30的材料要与增厚层40的材料相匹配。当所述增厚层的材料为AlN时，优选的，所述粘接层30的材料为Al。此外，当所述增厚层的材料为SiC时，所述粘接层30的材料也可以为Al。
所述粘接层30的厚度为300～1000nm。若粘接层30的厚度小于300nm，则厚度太薄，起不到粘合增厚层的作用，进而导致增厚层的脱落。
本发明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。
本发明在减薄蓝宝石衬底上形成设有若干个开孔的缺陷阻挡层，所述缺陷阻挡层采用晶格与氮化镓的晶格相配的透明不导电材料，并通过开孔来增加氮化镓外延与复合衬底的接触面积，使得氮化镓的纵向外延变为横向外延，从而减少氮化镓外延材料的位错密度，减少晶格缺陷。
此外，发明在减薄蓝宝石衬底的背面形成增厚层，不仅通过增厚层自身的厚度来减少衬底发生翘曲，还通过增厚层本身材料特性来进一步地减少衬底发生翘曲，以及提高复合衬底是散热效果。
其次，本发明可将多层附着层和缺陷阻挡层交替堆叠形成反射镜结构，从而提高芯片的出光效率。
相应地，本发明还提供了一种蓝宝石复合衬底的制作方法，包括以下步骤：
一、在减薄蓝宝石衬底的正面形成缺陷阻挡层；
本发明减薄蓝宝石衬底的厚度只有一般蓝宝石衬底厚度的22％～45％。优选的，所述减薄蓝宝石衬底的厚度为90～200μm。更优的，所述减薄蓝宝石衬底的厚度为130～160μm。本发明的减薄蓝宝石衬底由一般的蓝宝石衬底分割而成，价格比一般的蓝宝石衬底便宜。现有4寸的蓝宝石衬底厚度为450μm，6寸的蓝宝石衬底厚度为650μm。
衬底的厚度越薄，其散热效果越好，但与外延层的晶格失配越大，且衬底越容易发生翘曲。
为此，本发明在减薄蓝宝石衬底的正面上形成缺陷阻挡层20，用来减少氮化镓外延成长时因为减薄蓝宝石衬底与GaN的晶格不匹配所造成的缺陷。
由于氮化镓外延直接形成在缺陷阻挡层上，因此缺陷阻挡层的材料晶格要与氮化镓的晶格相配，且所述缺陷阻挡层要为透明不导电材料。优选的，所述缺陷阻挡层的材料为SiO2或Si2N4。
由于缺陷阻挡层与减薄蓝宝石衬底之间的粘接性不好，为了防止缺陷阻挡层的脱落，本发明在缺陷阻挡层和减薄蓝宝石衬底之间设置附着层，以将缺陷阻挡层牢牢固定在减薄蓝宝石衬底上。优选的，所述附着层的材料与蓝宝石衬底的材料相近。优选的，所述附着层的材料为Al2O3。
需要说明的是，缺陷阻挡层和附着层的厚度对氮化镓外延的质量起着重要的影响。优选的，所述缺陷阻挡层的厚度为1000～1500nm。若缺陷阻挡层的厚度小于1000nm，则厚度太薄，减少晶格缺陷的效果不佳，且衬底的整体反射率不足，降低芯片的出光效率。若缺陷阻挡层的厚度大于1500nm，则厚度太厚，氮化镓外延成长的纵向高度太高，影响氮化镓外延的横向成长。
优选的，所述附着层的厚度为10～100nm。更优的，所述附着层的厚度为30～60nm。若附着层的厚度小于10nm，则厚度太薄，起不到粘附缺陷阻挡层的作用，进而导致缺陷阻挡层脱落。若附着层的厚度大于100nm，则厚度太厚，存在以下两个问题：(1)制作工艺受限制，由于附着层要采用蒸镀工艺来形成，其中，Al2O3的蒸镀温度很高，若蒸镀形成过厚的Al2O3，持续高温容易破坏设备；(2)蒸镀出来Al2O3结晶的不佳，容易形成有浅白黄色的AlO结晶，这种结晶会吸外延层发出的光，从而降低芯片的亮度。
由于本发明的缺陷阻挡层和附着层为两种折射率不同的材料，其中，所述附着层的材料为Al2O3，所述缺陷阻挡层的材料为SiO2或Si2N4，因此本发明可将多层附着层和缺陷阻挡层交替堆叠形成反射镜结构，提高芯片的出光效率。
具体的，采用蒸镀的方法依次在减薄蓝宝石衬底的正面上形成附着层和缺陷阻挡层。
二、对所述缺陷阻挡层进行刻蚀，形成若干个开孔；
具体的，采用黄光刻蚀工艺对对所述缺陷阻挡层进行刻蚀，形成若干个开孔。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。若开孔的深度没到达到减薄蓝宝石衬底上，则会有缺陷阻挡层残留，影响外延生长质量。
本发明通过在缺陷阻挡层上形成若干个开孔来增加氮化镓与衬底的接触面积；由于氮化镓在缺陷阻挡层上无法单独成长，只能靠氮化镓横向成长将开孔填平，因此在生长氮化镓时，氮化镓的纵向外延变为横向外延，可以有效减少氮化镓外延材料的位错密度，有效减少晶格缺陷。
优选的，所述开孔呈阵列排布，且所述开孔的形成为圆形。在本发明的其他实施例中，所述开孔的形状还可以为三角形、椭圆形、正方形、长方形或星形。
需要说明的是，所述开孔的宽度以及开孔之间的间隔对氮化镓外延层形成起着重要的影响。
优选的，所述开孔的宽度为2～5μm，若开孔的宽度小于2μm，则影响氮化镓外延的形成；若开孔的宽度大于5μm，氮化镓外延的晶格缺陷会增加。
优选的，所述开孔之间的间隔为2～5μm，若开孔之间的间隔大于5μm，会影响氮化镓外延的形成。由于受工艺的限制，所述开孔之间的间隔很少小于2μm。
三、在减薄蓝宝石衬底的背面形成粘接层；
由于增厚层的厚度较大，且增厚层的材料与减薄蓝宝石衬底的材料之间的粘合力较弱，因此本发明通过粘接层将增厚层粘合在减薄蓝宝石衬底的背面上。
具体的，所述粘接层的材料要与增厚层的材料相匹配。优选的，所述粘接层的材料为Al。
所述粘接层的厚度为300～1000nm。若粘接层的厚度小于300nm，则厚度太薄，起不到粘合增厚层的作用，进而导致增厚层的脱落。
四、将增厚层键合在粘接层上，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；
由于本发明采用了减薄的蓝宝石衬底，因此本发明需要在减薄蓝宝石衬底的背面粘合一层增厚层来防止减薄蓝宝石衬底发生翘曲。具体的，所述增厚层的材料要满足以下要求：(1)其材料的热膨胀系数要小于减薄蓝宝石衬底的热膨胀系数；(2)其材料导热性良好；(3)硬度高；(4)其材料晶格与减薄蓝宝石衬底相近。
优选的，所述增厚层为AlN基板或SiC基板。具体的，AlN的热膨胀系数为8.53*10-6/K，蓝宝石衬底的热膨胀系数为7.85*10-6/K，因此本发明在减薄蓝宝石衬底背面粘合增厚层可以避免减薄蓝宝石衬底发生热膨胀翘曲，且AlN导热好，适合氮化镓外延生长。
需要说明的是，本发明增厚层的厚度加上减薄蓝宝石衬底的厚度一般等于常规蓝宝石衬底的厚度。优选的，所述增厚层的厚度为300～500μm。若增厚层的厚度过小，则起不到防止减薄蓝宝石衬底翘曲的作用；若增厚层的厚度过大，则影响衬底的散热效果。
为进一步增强增厚层和减薄蓝宝石衬底之间的结合力，本发明采用键合机，在压力为1～3吨、温度为300～350℃的条件下，将增厚层键合在粘接层上，键合时间为30～90分钟。
需要说明的是，键合压力和温度对增厚层和减薄蓝宝石衬底之间键合效果起着重要的作用。若键合压力小于1吨，则压力过小，减薄蓝宝石衬底和增厚层之间的结合力较差，若键合温度小于300℃，则温度过低，粘接层不够温度发生熔融，难以将减薄蓝宝石衬底和增厚层形成粘合。若键合压力大于3吨，则压力过大，容易将增厚层或减薄蓝宝石衬底压裂。
在键合完成后，对增厚层进行缓慢降温，以减少减薄蓝宝石衬底和增厚层之间的应力。
本发明通过调节键合的温度和压力，在不损伤减薄蓝宝石衬底的情况下，有效地将增厚层粘接在蓝宝石复合衬底的背面。
下面将以具体实施例来进一步产生本发明
实施例1
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附着层，设于附着层上的缺陷阻挡层、设于减薄蓝宝石衬底背面的粘接层、以及设于粘接层上的增厚层；所述减薄蓝宝石衬底的厚度为100μm；所述附着层的材料为Al2O3，厚度为10nm；所述缺陷阻挡层的材料为SiO2，厚度为1000nm；所述粘接层的材料为Al，厚度为800nm；所述增厚层的材料为AlN，厚度为450μm；
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，所述开孔的宽度为2μm，开孔之间的间隔为2μm。
实施例2
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附着层，设于附着层上的缺陷阻挡层、设于减薄蓝宝石衬底背面的粘接层、以及设于粘接层上的增厚层；所述减薄蓝宝石衬底的厚度为150μm；所述附着层的材料为Al2O3，厚度为40nm；所述缺陷阻挡层的材料为SiO2，厚度为1200nm；所述粘接层的材料为Al，厚度为400nm；所述增厚层的材料为AlN，厚度为300μm；
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，所述开孔的宽度为3μm，开孔之间的间隔为3μm。
实施例3
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附着层，设于附着层上的缺陷阻挡层、设于减薄蓝宝石衬底背面的粘接层、以及设于粘接层上的增厚层；所述减薄蓝宝石衬底的厚度为200μm；所述附着层的材料为Al2O3，厚度为80nm；所述缺陷阻挡层的材料为SiO2，厚度为1500nm；所述粘接层的材料为Al，厚度为500nm；所述增厚层的材料为AlN，厚度为300μm；
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，所述开孔的宽度为5μm，开孔之间的间隔为5μm。
对比例1
一种蓝宝石，厚度为450μm。
对比例2
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附着层、以及设于附着层上的缺陷阻挡层；所述减薄蓝宝石衬底的厚度为150μm；所述附着层的材料为Al2O3，厚度为10nm；所述缺陷阻挡层的材料为SiO2，厚度为1000nm。
对比例3
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背面的粘接层、以及设于粘接层上的增厚层；所述粘接层的材料为Al，厚度为300nm，所述增厚层的材料为AlN，厚度为300μm。
在实施例1～3和对比例1～3的衬底上形成相同结构的氮化镓外延，并制作成尺寸为10*30mil2的芯片，然后对所有芯片进行测试，结果如下：
从上述结果可知，实施例1～3和对比例2在减薄蓝宝石衬底的正面形成设有若干个开孔的缺陷阻挡层，有效减少外延层的晶格失配，提高芯片的出光效率，降低芯片的光衰；实施例1～3和对比例3在减薄蓝宝石衬底的背面形成增厚层，有效降低芯片的翘曲度。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种蓝宝石复合衬底，其特征在于，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。
2.如权利要求1所述的蓝宝石复合衬底，其特征在于，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。
3.如权利要求2所述的蓝宝石复合衬底，其特征在于，多层附着层和缺陷阻挡层交替堆叠形成反射镜结构。
4.如权利要求2所述的蓝宝石复合衬底，其特征在于，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。
5.如权利要求1所述的蓝宝石复合衬底，其特征在于，所述开孔的宽度为2～5μm，所述开孔之间的间隔为2～5μm。
6.如权利要求1所述的蓝宝石复合衬底，其特征在于，所述增厚层为AlN基板或SiC基板，所述粘接层的材料为Al。
7.如权利要求6所述的蓝宝石复合衬底，其特征在于，所述增厚层的厚度为300～500μm，所述粘接层的厚度为300～1000nm。
8.如权利要求1所述的蓝宝石复合衬底，其特征在于，所述减薄蓝宝石衬底的厚度为90～200μm。
9.一种蓝宝石复合衬底的制作方法，其特征在于，包括：
在减薄蓝宝石衬底的正面形成缺陷阻挡层，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；
对所述缺陷阻挡层进行刻蚀，形成若干个开孔，所述开孔从缺陷阻挡层刻蚀至减薄蓝宝石衬底的正面；
在减薄蓝宝石衬底的背面形成粘接层；
将增厚层键合在粘接层上，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。
10.如权利要求9所述的蓝宝石复合衬底的制作方法，其特征在于，在压力为1～3吨、温度为300～350℃的条件下，将增厚层键合在粘接层上，键合时间为30～90分钟。
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| CN202010497900.7A CN111564545A (zh) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | 一种蓝宝石复合衬底及其制作方法 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| WO2022089182A1 (zh) * | 2020-11-02 | 2022-05-05 | 王晓靁 | 具有2d材料中介层的氮化镓外延基板 |
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2020
- 2020-06-04 CN CN202010497900.7A patent/CN111564545A/zh active Pending
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