CN213124474U - 一种图形化复合衬底和led外延片 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种图形化复合衬底和LED外延片。该图形化复合衬底包括衬底基板、位于所述衬底基板上的多个复合微结构，所述复合微结构包括上下层叠的异质层和衬底层，所述衬底层与所述衬底基板为一体结构；所述衬底层与所述异质层相交界的表面设置有至少一个凹洞和/或至少一个凸起，所述异质层与所述衬底层构成复合微结构凸起。本实用新型实施例解决了现有图形化复合衬底内量子效率和光提取效率仍较低的问题，一方面能够改善外延材料的晶体质量，提升内量子效率，另一方面可以增大光反射角，提升光的提取效率，有助于改善对应制备的LED芯片的出光效率。

Description

一种图形化复合衬底和LED外延片

技术领域

本实用新型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和LED外延片。

背景技术

因蓝宝石材料具有物化稳定性好、不吸收可见光、价格适中、制造技术成熟等优点，是最普遍的GaN生长衬底。然后，由于GaN与蓝宝石存在较大的晶格失配与热失配，使得蓝宝石衬底上生长的GaN位错与缺陷密度大，最终对 LED器件的发光效率与寿命造成不良影响。

随着技术的发展，图形化蓝宝石衬底(PSS)表现出明显的优势。一方面， PSS结构通过在蓝宝石表面制备细微结构，改变了GaN的生长过程，使晶格失配位错在图形底部生长区域发生弯曲并合拢，有效抑制了缺陷向外延表面的延伸，能够降低外延层应力、改善晶体生长质量，从而降低非辐射跃迁、减少非辐射复合中心、提高LED内量子效率；另一方面，图形化了的GaN/蓝宝石界面能够散射从有源区发射的光子，使得原本全反射的光子有机会出射到器件外部，能有效提高光提取效率。综合而言，PSS器件外量子效率因内量子效率与光提取效率的提高而改善。

伴随着产业的发展，消费端对LED外量子效率的要求越来越高，传统图形衬底必须从材料与结构两大方面入手，进一步提升内量子效率与光提取效率以满足市场需求。

实用新型内容

本实用新型提供一种图形化复合衬底和LED外延片，以改善外延材料的晶体质量、提升内量子效率，同时有助于增大光反射角，提升出光提取效率。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种图形化复合衬底，包括衬底基板、位于所述衬底基板上的多个复合微结构，所述复合微结构包括上下层叠的异质层和衬底层，所述衬底层与所述衬底基板为一体结构；

所述衬底层与所述异质层相交界的表面设置有至少一个凹洞和/或至少一个凸起，所述异质层与所述衬底层构成复合微结构凸起。

可选地，每一个所述复合微结构中，所述衬底层与所述异质层相交界的表面设置有多个凹洞，所述多个凹洞以正多边形的顶点周期性排布，或者，所述多个凹洞以正多边形的顶点和中心点周期性排布。

可选地，所述凹洞的排布周期为0.5-3.0μm，开口的宽度为0.1-2.0μm，深度为0.1-1.5μm。

可选地，所述凹洞的深度与所述衬底层的厚度的比例范围为50％-300％。

可选地，所述衬底层的厚度与所述复合微结构的高度的比例范围为 10％-80％。

可选地，所述凹洞为倒立的多边形椎体、圆锥体、椭圆锥体、圆柱、圆台或球冠。

可选地，每一个所述复合微结构中，所述衬底层与所述异质层相交界的表面设置有至少一个凸起，所述凸起为多边形椎体、圆锥体、椭圆锥体、圆柱、圆台或球冠。

可选地，所述衬底层的厚度占所述凸起的高度和所述衬底层的厚度之和的比例范围为5％-20％。

可选地，所述凸起的底面的宽度为0.2-3μm，高度为0.12-2.5μm。

可选地，所述复合微结构为多边形椎体、圆锥体、椭圆椎体、圆柱、圆台或球冠，或者，所述复合微结构为类多边形椎体，类圆锥体、类椭圆椎体，所述复合微结构的侧壁具有弧度。

可选地，所述复合微结构的底面的宽度为0.3-5.0μm，高度为0.2-3.5μm。

可选地，所述异质层的材料为氧化物、氮化物、碳化物和单质的至少一种。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种LED外延片，包括如第一方面任一项所述的图形化复合衬底，还包括形成于所述图形化复合衬底上的外延层。

本实用新型实施例提供的图形化复合衬底和LED外延片，通过在衬底基板上形成多个复合微结构，复合微结构包括上下层叠的异质层和衬底层，衬底层与衬底基板为一体结构；并且，衬底层与异质层相交界的表面设置有至少一个凹洞和/或至少一个凸起，异质层与衬底层构成复合微结构凸起，可以一方面利用复合微结构上层的异质层，抑制外延材料在衬底的微结构侧面的生长，改善外延材料的晶体质量，提升内量子效率，另一方面可以利用异质层和衬底层的折射率差，以及异质层和衬底层的相交界面的凹洞，增大光反射角，从而提升光的提取效率，有助于改善对应制备的LED芯片的出光效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种图形化复合衬底的结构示意图；

图2是图1所示图形化复合衬底的俯视图；

图3和图4是本实用新型实施例提供的另两种图形化复合衬底的结构示意图；

图5和图6是本实用新型实施例提供的另两种图形化复合衬底的俯视图；

图7是本实用新型实施例提供的一种LED外延片的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的一种图形化复合衬底的制备方法流程图；

图9是图8所示图形化复合衬底的制备方法结构流程图；

图10是本实用新型实施例提供的另一种图形化复合衬底的制备方法流程图；

图11是图10所示图形化复合衬底的制备方法结构流程图；

图12是图3所示图形化复合衬底的制备方法结构流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种图形化复合衬底的结构示意图，图2 是图1所示图形化复合衬底的俯视图，参考图1和图2，该图形化复合衬底包括衬底基板10、位于衬底基板10上的多个复合微结构11，复合微结构11包括上下层叠的异质层112和衬底层111，衬底层111与衬底基板10为一体结构；衬底层111与异质层112相交界的表面设置有至少一个凹洞1111，异质层112 与衬底层111构成复合微结构凸起。其中，该图形化复合衬底上表面用于生长外延层，外延材料在平整的C面上成核继而生长成外延层。在衬底基板10上形成复合微结构11，可以减少衬底基板10用于生长外延的C面面积，减少外延生长时产生的缺陷，从而降低位错密度，保证外延层质量。该复合微结构11中的异质层112采用异质材料制备而成，该异质材料实质是相对于衬底基板10以及外延层材料例如氮化镓而言，即异于衬底基板10和外延材料的材料。由于外延材料在该异质材料上生长困难，即异质材料具备抑制外延材料生长的作用。此时，由异质材料制成的复合微结构11能够抑制外延材料在微结构11的侧面生长，有助于外延材料的位错沿微结构的侧面弯曲以及在微结构顶部的合拢，从而有助于避免外延材料在微结构侧面和顶部生长时导致的外延层应力集中，有助于改善外延生长质量。

需要说明的是，异质层112为复合微结构11的上半部，而衬底层111则是复合微结构11的下半部，其实质是对异质层112进行刻蚀时，进一步对衬底基板10的表面进行刻蚀而形成。因而，衬底层111和衬底基板10实质为一体结构。此外，衬底层111和异质层112的相交界的表面设置的多个凹洞，是在形成异质层112之前，在衬底基板10上通过光刻工艺预先刻蚀而成。通过适当调整光刻工艺的蚀刻条件和掩膜，可以对凹洞的深度、开口等尺寸形状以及位置进行控制。复合微结构11的内部形成多个凹洞，有助于改变衬底层111和异质层112界面的平整度，调整光反射角，从而使更多的光子逃逸，提升光的提取效率。

图3和图4是本实用新型实施例提供的另两种图形化复合衬底的结构示意图，首先，参考图3，该图形化复合衬底包括衬底基板10、位于衬底基板10上的多个复合微结构11，复合微结构11包括上下层叠的异质层112和衬底层111，衬底层111与衬底基板10为一体结构；衬底层111与异质层112相交界的表面设置有至少一个凸起1112，异质层112与衬底层111构成复合微结构凸起。

参考图4，该图形化复合衬底则包括衬底基板10、位于衬底基板10上的多个复合微结构11，复合微结构11包括上下层叠的异质层112和衬底层111，衬底层111与衬底基板10为一体结构；衬底层111与异质层112相交界的表面设置有至少一个凹洞1111和至少一个凸起1112，异质层112与衬底层111构成复合微结构凸起。

同理，如图3和图4所示的图形化复合衬底中，凸起1112同样是在形成异质层112之前，在衬底基板10上通过光刻工艺预先刻蚀而成。通过适当调整光刻工艺的蚀刻条件和掩膜，可以对凸起的高度、底面等尺寸形状以及位置进行控制。同时，还可形成凹洞和凸起并存的复合微结构。利用复合微结构内部的凸起或凹洞，可以调整光的反射角，从而使更多的光子逃逸，提升光的提取效率。

需要说明的是，图4所示的图形化复合衬底中在同一复合微结构内部即设置有凹洞，同时还设置有凸起，其仅为本实用新型提供的一种实施例。在其他实施例中也可考虑对于不同的复合微结构，可设置某些复合微结构内部均为凹洞，某些复合微结构内部均为凸起，本领域技术人员可根据实际需求进行设计和制备，此处不做限制。

本实用新型实施例提供的图形化复合衬底，通过在衬底基板上形成多个复合微结构，复合微结构包括上下层叠的异质层和衬底层，衬底层与衬底基板为一体结构；并且，衬底层与异质层相交界的表面设置有至少一个凹洞和/或至少一个凸起，异质层与衬底层构成复合微结构凸起，可以解决现有图形化复合衬底内量子效率和光提取效率仍较低的问题，一方面能够利用复合微结构上层的异质层，抑制外延材料在衬底的微结构侧面的生长，改善外延材料的晶体质量，提升内量子效率，另一方面可以利用异质层和衬底层的折射率差，以及异质层和衬底层的相交界面的凹洞，增大光反射角，从而提升光的提取效率，有助于改善对应制备的LED芯片的出光效率。

如上所述的图形化复合衬底中，异质材料可选采用氧化物、氮化物、碳化物和单质的至少一种，即可以是氧化物、氮化物、碳化物和单质的单种材料，也可以是包含多种材料的组合。具体地，异质材料可选择氧化物、氮化物、碳化物或单质等，其中氧化物可以是SiOx，ZnO，TiOx，TaOx，HfO2，ZrOx， AlOx，GaOx，MgOx，BaOx，InOx，SnO2，LiOx，CaOx，CuOx，IrOx，RhOx， CdGeO，InGaZnO，ZnRhO，GaIn2O4，LaO，LaCuO等，氮化物可以是SiNx、 TiN、WN、CN、BN、LiN、TiON、SiON、CrN、CrNO等，碳化物可以是SiC、 HfC、ZrC、WC、TiC、CrC等，单质则可以是金刚石，Si，Mo，Cu，Fe，Ag， Wu，Ni，Al等。衬底基板10则可以采用蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓、氮化硅、氧化锌、尖晶石、钼、铜、铁、银、钨、镍或铝等材料制成，例如采用传统的蓝宝石衬底。

考虑到复合微结构的形状直接影响外延层的生长质量，故而需要合理设置复合微结构的形状以减少外延生长时的位错密度，减少缺陷的产生，保证外延质量。故而，可设置复合微结构为复合微结构为多边形椎体、圆锥体、椭圆椎体、圆柱、圆台或球冠，或者，复合微结构为类多边形椎体，类圆锥体、类椭圆椎体，复合微结构的侧壁具有弧度。此外，可选地，复合微结构的底面的宽度L0为0.3-5.0μm，高度H0为0.2-3.5μm。此时复合微结构具有一定的尺寸，由异质材料和衬底材料的各向异性，可使外延材料在衬底的平整C面处纵向和横向生长，横向生长过程中会因应力作用使位错在复合微结构的顶端侧向弯曲并合并，从而可防止位错延伸至外延层表面，可有效降低外延曾的位错密度，进而提高晶体质量和内量子效率。

继续参考图2，可选地，可设置每一个复合微结构11中，多个凹洞1111 以正多边形的顶点周期性排布。图5和图6是本实用新型实施例提供的另两种图形化复合衬底的俯视图，参考图5和图6，还可设置多个凹洞1111以正多边形的顶点和中心点周期性排布。并且，进一步可选地，多个凹洞1111以正多边形的顶点和中心点周期性排布，位于正多边形顶点的各凹洞1111的形状相同，位于正多边形顶点的各凹洞1111可设置与位于正多边形中心点的凹洞的形状 1111相同或不同。对比图5和图6可知，本实用新型实施例提供的图形化复合衬底中，可设置位于正方形中心的凹洞1111与正方形顶点的凹洞1111的形状相同，且均为圆锥型(如图5所示)，也可设置位于正方形中心的凹洞1111与正方形顶点的凹洞1111的形状不相同，其中，位于正方形中心的凹洞1111可设置为四棱锥，位于正方形顶点的凹洞1111可设置为圆锥型(如图6所示)。

可选地，参考图1和图2，凹洞的排布周期C可设置为0.5-3.0μm，开口的宽度L1为0.1-2.0μm，深度D为0.1-1.5μm。此时，复合微结构11中的凹洞1111，对衬底层111和异质层112之间的界面具有一定的凹凸化能力，即其界面的凹凸变化相对较大，能够满足光反射角的要求，从而能够实现对光线的反射，提升光的提取效率。

另外，在制备凹洞1111和衬底层112时，需要预先计算凹洞1111的深度以及衬底层112的厚度，保证凹洞1111位于复合微结构11的内部。因而，可选地，可设置凹洞1111的深度D与衬底层111的厚度H1的比例范围为50％-300％。其中，凹洞1111的深度D与衬底层111的厚度H1的比例小于或等于100％时，则表示凹洞1111位于衬底层111的内部，而当该比例大于100％时，即表示凹洞1111的深度较深，其凹洞1111的底部已延伸至衬底基板10的内部。同时，为了保证光线在透射到复合微结构11的内部时，具有合理的光反射空间，应保证衬底层和异质层具有相当的厚度。因此，可选地，可设置衬底层112的厚度H1与复合微结构11的高度H0的比例范围为10％-80％。

在该衬底基板10上刻蚀形成凹洞时，可设置凹洞1111的形状均一致，也可以设置凹洞1111包括多种形状。可选地，可设置为倒立的多边形椎体、圆锥体、椭圆锥体、圆柱、圆台或球冠。通过合理选择形成以上形状的凹洞，可以改善凹洞中异质微结构的光反射效果。需要说明的是，在实际蚀刻形成凹洞的过程中，凹洞的形状可能存在误差，凹洞1111还可以是倒立的类多棱锥、类圆锥、类椭圆锥、类圆台、类圆柱、类多边体等具备侧壁弧度的结构，此处不做限制。此外，复合微结构中凹洞内部可设置填充异质材料，即沉积异质层时，可将异质材料同时沉积在凹洞内部，实现凹洞的填充。当然，也可合理地设置凹洞形状、凹洞开口尺寸以及异质层沉积的工艺条件，使凹洞内部不填充异质材料，即凹洞内部为中空状态。除此之外，由于工艺误差等，凹洞内部也可部分填充适量的异质材料。而上述的凹洞结构中，均可保证复合微结构内部存在图形化结构，且图形化结构与衬底层具有不同的折射率，从而可以对光线进行反射，改善光的提取效率。

对于图3和图4所示的图形化复合衬底，其中的凸起可选设置为多边形椎体、圆锥体、椭圆锥体、圆柱、圆台或球冠。并且，凸起1112底面的宽度L2 范围为0.2-3μm，高度H2范围为0.12-2.5μm。同理，上述尺寸范围的凸起1112 能够保证在复合微结构11内部具有一定的体积，使得衬底层111和异质层112 之间的界面具有一定的凹凸化能力，即其界面的凹凸变化相对较大，能够满足光反射角的要求，从而能够实现对光线的反射，提升光的提取效率。

与图1所示的图形化复合衬底相同的是，在制备完成凸起后，图3所示的图形化复合衬底中，需要在介质层111上进行刻蚀形成复合微结构凸起，同时需要过刻蚀以同时对衬底层112也进行部分刻蚀。因而复合微结构的下半部分实质为衬底层112。为了合理调节凸起1112在复合微结构11内部的位置，需要考虑复合微结构11中衬底层112的厚度以及凸起1112的高度。在本实用新型实施例中，可选地，衬底层112的厚度H1占凸起1112的高度H2和衬底层112 的厚度H1之和H1+H2的比例范围为5％-20％。此时，凸起1112位于复合微结构11内部靠下的位置，能够保证光线在复合微结构11的内部产生光反射，而避免光线从复合微结构11底部逃逸出去，从而可以增加光的提取，改善出光效率。

基于上述实施例提供的图形化复合衬底，本实用新型实施例还提供了一种 LED外延片。图7是本实用新型实施例提供的一种LED外延片的结构示意图，参考图7，该LED外延片包括如上实施例提供的图形化复合衬底1，还包括形成于该图形化复合衬底1上的外延层2。

对于在不同材质的异质微结构上形成外延层，需要不同的LED外延片生长技术，而对于本实用新型实施例提供的图形化复合基底，LED外延片上的外延层2可以是GaN、AlGaN外延层等。该LED外延片因采用上述实施例提供的图形化复合衬底1，因而具备图形化复合衬底1同样的有益效果。

针对上述的图形化复合衬底，本实用新型实施例还提供了一种图形化复合衬底的制备方法，图9是本实用新型实施例提供的一种图形化复合衬底的制备方法流程图，图9是图8所示图形化复合衬底的制备方法结构流程图，参考图 8和图9，下面以图1所示的图形化复合衬底结构为例，对本实用新型实施例提供的图形化复合衬底的制备方法进行介绍。该制备方法包括：

S110、提供一衬底基板，并在衬底基板上进行图形化，形成至少一个凹洞和/或至少一个凸起；

参考图8的a)图，其中，凹洞1111的制备过程通常是蚀刻形成，由于凹洞1111需要形成在最终的复合微结构的内部，因而，此过程中制备形成的凹洞的具体位置、尺寸以及数量需要配合后续制备的复合微结构的位置和尺寸，其具体位置、尺寸以及数量，可以通过调整刻蚀工艺的掩膜版图案以及蚀刻条件来进行调节。

S120、在衬底基板上形成异质层；

参考图8的b)图，该步骤实质是沉积异质材料形成异质层112的过程，一般地，沉积工艺可采用磁控溅射、化学气相沉积工艺等。异质材料包括氧化物、氮化物、碳化物和单质及其组合。

S130、对异质层以及衬底基板进行图形化，形成多个复合微结构；其中，复合微结构包括上下层叠的异质层和衬底层，衬底层与衬底基板为一体结构；至少一个凹洞和/或至少一个凸起位于衬底层与异质层相交界的表面，异质层与衬底层构成复合微结构凸起。

参考图8的c)图，该步骤中，对异质层112和衬底基板10的图形化过程，需要在刻蚀异质层112后继续对衬底基板10进行刻蚀，该复合微结构11的下半部实质由衬底基板10提供。

具体地，本实用新型实施例还提供了一种具体的制备方法。图10是本实用新型实施例提供的另一种图形化复合衬底的制备方法流程图，图11是图10所示图形化复合衬底的制备方法结构流程图，参考图9和图10，该制备方法则包括：

步骤S210、在衬底基板上形成第一光刻胶层；

参考图10的a)图，其中，第一光刻胶层21用于采用光刻工艺，在衬底基板10上刻蚀形成凹洞1111。第一光刻胶层21可选采用正性光刻胶或负性光刻胶，通过旋涂或喷涂的工艺可以调节光刻胶的厚度，且其厚度可选设置为 0.2-2μm。

步骤S220、采用纳米压印技术或者光刻技术，将第一光刻胶层形成光刻胶掩膜；

参考图10的b)图，该步骤是对第一光刻胶21进行曝光显影形成掩膜的步骤，以正性光刻胶为例，曝光区域的光刻胶21改性，从而可容易特定的溶解液中，因而未经曝光的区域则形成光刻胶掩膜，且该光刻胶掩膜实质为凹洞光刻胶掩膜。该凹洞光刻胶掩膜需要预先对凹洞的设置位置、形状以及尺寸大小进行设计，在制备光刻胶掩膜时，直接利用曝光掩膜版将凹洞图案转移到该第一光刻胶层21上。当然，本领域技术人员还可利用其他图形化工艺例如纳米压印的方式将光刻胶进行图案化，形成凹洞光刻胶掩膜，此处不做限制。

步骤S230、采用干法刻蚀工艺，利用光刻胶掩膜对衬底基板进行光刻，形成至少一个凹洞和/或至少一个凸起。

参考图10的c)图，该步骤采用干法刻蚀工艺进行图案转移，所用到的刻蚀气体可包括BCl₃、Cl₂、CF₄、CHF₃等。干法刻蚀过程可以是充分的或者不充分的，当充分刻蚀后，凹洞光刻胶掩膜210可以完全去除；当刻蚀不充分时，残留的光刻胶材料可以通过有机清洗的方式去除。步骤S240、在衬底基板上形成异质层；

步骤S250、在异质层上形成第二光刻胶层；

参考图10的e)图，第二光刻胶层22用于采用光刻工艺，在衬底基板10 上刻蚀形成复合微结构11。同样地，第二光刻胶层22页可选采用正性光刻胶或负性光刻胶，通过旋涂或喷涂的工艺来调节光刻胶的厚度，此处不多赘述。

步骤S260、采用纳米压印技术或者光刻技术，将第二光刻胶层形成微结构光刻胶掩膜，微结构光刻胶掩膜包括多个光刻胶柱；

参考图10的f)图，该步骤中，由于复合微结构11的尺寸大于凹洞1111 的尺寸，在进行光刻时，复合微结构11的掩膜图案与凹洞1111的掩膜图案存在明显差别。其中，复合微结构11的掩膜相对较厚，而且每个复合微结构11 的图案相对较大，复合微结构光刻胶掩膜220实质由多个光刻胶柱221组成，每个光刻胶柱221可防止下方的异质层112以及衬底基板10被刻蚀，在对光刻胶柱221之间的区域进行刻蚀后，则可形成复合微结构11。

步骤S270、采用干法刻蚀工艺，利用微结构光刻胶掩膜对衬底基板进行光刻，形成多个复合微结构，复合微结构和光刻胶柱一一对应且几何中心在衬底基板上的垂直投影重合。

参考图10的g)图，由于复合微结构11利用光刻胶柱221掩膜形成，因而，每个复合微结构11与光刻胶柱221一一对应。而且，光刻胶柱221的形状、尺寸和位置直接决定了复合微结构11的形状、尺寸和位置，故在设计掩膜图案时，通过设置光刻胶柱221的图案即可实现对复合微结构11的形状的调节。此外需要说明的是，复合微结构11的形状除与微结构光刻胶掩膜相关外，还与干法刻蚀的工艺条件有关。本领域技术人员可根据实际需求，合理选择干法刻蚀的气体，还可对气体的比例以及干法刻蚀的时间进行合理设置，以获得目标形状和尺寸的复合微结构。

图12是图3所示图形化复合衬底的制备方法结构流程图，参考图12，对于如图3所示的图形化复合衬底，其制备方法与图1所示图形化微结构基本一致，其区别仅在于，参考图12的b)图，当步骤S220、采用纳米压印技术或者光刻技术，将第一光刻胶层形成光刻胶掩膜时，该光刻胶掩膜为凸起光刻胶掩膜。该凸起光刻胶掩膜实质为多个胶柱组成的图形，示例性地，胶柱底径可设置为0.9μm，胶柱高度1.2μm，周期3.0μm。

对于如图3所示的图形化复合衬底，示例性地，参考图12的c)图，在采用ICP干法刻蚀的过程中，具体的刻蚀参数可采用：上电极功率1400W，下电极功率600W，BCl₃流量80sccm，CHF₃流量18sccm，刻蚀时间1800s；刻蚀完结得到具有周期排列的凸起的蓝宝石衬底基板。其中，凸起的底面宽度为1.5μm，高度为0.9μm。该步骤后，由于光刻机掩膜可能存在残留，故可将刻蚀后的图形化蓝宝石衬底用SPM溶液(H₂SO₄：H₂O₂＝1：6)进行清洗。清洗时间为10min，温度110℃，然后再冲水8min后甩干，最终可获得洁净的图形化蓝宝石衬底。

在制备复合微结构的过程中，参考图12的d)图，可采用化学气相沉积技术，图形化的蓝宝石衬底基板表面沉积一层2.0μm厚的SiO₂异质层，SiO₂异质层表面平整并将蓝宝石衬底基板上的凸起完全覆盖；继续参考图12的e)图，然后采用旋涂工艺涂布一层2.0μm厚的光刻胶，以特制光刻版为掩膜进行曝光，曝光量196ms；参考图12的f)图，显影后在SiO₂异质层表面获得周期排列的胶柱图形，胶柱底径1.95μm，胶柱高度2.0μm，胶柱中心与蓝宝石衬底基板上的凸起中心对齐；参考图12的g)图，最后采用ICP干法刻蚀对SiO₂异质层和图形化的蓝宝石衬底基板进行刻蚀，配方参数：上电极功率1400W，下电极功率800W，BCl₃流量100sccm，刻蚀时间15min，获得具有SiO₂异质层和蓝宝石衬底层的复合微结构图形化衬底，其复合微结构凸起的底径2.85μm，总高度 1.85μm，复合微结构凸起中蓝宝石衬底层的高度为180nm。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种图形化复合衬底，其特征在于，包括衬底基板、位于所述衬底基板上的多个复合微结构，所述复合微结构包括上下层叠的异质层和衬底层，所述衬底层与所述衬底基板为一体结构；

所述衬底层与所述异质层相交界的表面设置有至少一个凹洞和/或至少一个凸起，所述异质层与所述衬底层构成复合微结构凸起。

2.根据权利要求1所述的图形化复合衬底，其特征在于，每一个所述复合微结构中，所述衬底层与所述异质层相交界的表面设置有多个凹洞，所述多个凹洞以正多边形的顶点周期性排布，或者，所述多个凹洞以正多边形的顶点和中心点周期性排布。

3.根据权利要求2所述的图形化复合衬底，其特征在于，所述凹洞的排布周期为0.5-3.0μm，开口的宽度为0.1-2.0μm，深度为0.1-1.5μm。

4.根据权利要求2所述的图形化复合衬底，其特征在于，所述凹洞的深度与所述衬底层的厚度的比例范围为50％-300％。

5.根据权利要求1所述的图形化复合衬底，其特征在于，所述衬底层的厚度与所述复合微结构的高度的比例范围为10％-80％。

6.根据权利要求2所述的图形化复合衬底，其特征在于，所述凹洞为倒立的多边形椎体、圆锥体、椭圆锥体、圆柱、圆台或球冠。

7.根据权利要求1所述的图形化复合衬底，其特征在于，每一个所述复合微结构中，所述衬底层与所述异质层相交界的表面设置有至少一个凸起，所述凸起为多边形椎体、圆锥体、椭圆锥体、圆柱、圆台或球冠。

8.根据权利要求7所述的图形化复合衬底，其特征在于，所述衬底层的厚度占所述凸起的高度和所述衬底层的厚度之和的比例范围为5％-20％。

9.根据权利要求7所述的图形化复合衬底，其特征在于，所述凸起的底面的宽度为0.2-3μm，高度为0.12-2.5μm。

10.根据权利要求1所述的图形化复合衬底，其特征在于，所述复合微结构为多边形椎体、圆锥体、椭圆椎体、圆柱、圆台或球冠，或者，所述复合微结构为类多边形椎体，类圆锥体、类椭圆椎体，所述复合微结构的侧壁具有弧度。

11.根据权利要求1所述的图形化复合衬底，其特征在于，所述复合微结构的底面的宽度为0.3-5.0μm，高度为0.2-3.5μm。

12.一种LED外延片，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的图形化复合衬底，还包括形成于所述图形化复合衬底上的外延层。

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