專利名稱：復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電技術(shù)領(lǐng)域的一種LED外延芯片，尤其涉及一種具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的LED芯片外延襯底及其制作方法。
背景技術(shù)：
在制作GaN基LED芯片時(shí)，主要是將InGaN、GaN等材料和器件的外延層結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)在藍(lán)寶石、SiC、Si等襯底上。藍(lán)寶石有許多優(yōu)點(diǎn)，例如首先，藍(lán)寶石襯底的生產(chǎn)技術(shù)成熟、成本低、晶體質(zhì)量較好；其次，藍(lán)寶石的穩(wěn)定性很好，能夠運(yùn)用在高溫生長(zhǎng)過(guò)程中；最后，藍(lán)寶石的機(jī)械強(qiáng)度高，易于處理和清洗。但使用藍(lán)寶石作為GaN基LED外延襯底也存在一些問(wèn)題，例如晶格失配和熱應(yīng)力失配、無(wú)法制作垂直結(jié)構(gòu)的器件、難以進(jìn)行減薄和切割等操作等。尤為突出的問(wèn)題是，藍(lán)寶石襯底的傳熱性差，其在高溫加熱時(shí)會(huì)因上下表面張力不同，或在上表面沉積不同薄膜后產(chǎn)生內(nèi)部的應(yīng)力積聚而發(fā)生翹曲(參閱圖I)，若采用厚度較小 的藍(lán)寶石襯底，則翹曲的程度尤甚，進(jìn)而導(dǎo)致外延生長(zhǎng)的InGaN、GaN層等由于生長(zhǎng)時(shí)沿著外延片徑向溫度分布不均勻而影響光電參數(shù)，比如發(fā)光波長(zhǎng)、亮度或電壓等的不均勻，造成良品率低下。為克服此問(wèn)題，業(yè)界發(fā)展了多種技術(shù)方案，例如，其中一種試行方案是通過(guò)對(duì)襯底加熱設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)寶石襯底整體進(jìn)行均勻加熱，但這種方案往往會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜，制造成本大幅提高，且對(duì)藍(lán)寶石襯底的加熱改善有限，藍(lán)寶石襯底仍然具有翹曲問(wèn)題；另一種常見方案則是采用厚度較大的襯底，如厚度在430 μ m左右及以上的2英寸監(jiān)寶石晶片或600 μ m左右及以上的4英寸監(jiān)寶石晶片等作為襯底，以盡量使襯底在外延生長(zhǎng)過(guò)程中保持平整，但這樣做需要在外延層形成后對(duì)襯底進(jìn)行額外的減薄，從而不僅會(huì)生產(chǎn)成本增加，而且還會(huì)增大襯底的減薄操作的難度和工作量，進(jìn)而亦會(huì)大幅增加LED芯片的制造成本，且導(dǎo)致芯片的良率大幅降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提出了一種復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法，其可有效消除或減輕藍(lán)寶石晶片等襯底在高溫條件下進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí)的翹曲問(wèn)題，并可節(jié)約襯底材料以及簡(jiǎn)化LED芯片制作過(guò)程中襯底的減薄操作，大幅降低LED外延片的制造成本，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的諸多不足。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)，包括由下至上依次設(shè)置的第一襯底層、不透明夾層以及第二襯底層；所述不透明夾層與第一襯底層和第二襯底層結(jié)合為一體，且所述第一襯底層和第二襯底層的熱膨脹系數(shù)相同；當(dāng)所述第一襯底層被置于一加熱元件上時(shí)，所述不透明夾層用于吸收該加熱元件發(fā)出的熱輻射，利用吸收的熱量加熱第一襯底層的內(nèi)側(cè)面和第二襯底層的內(nèi)側(cè)面，所述不透明夾層對(duì)所述第二襯底內(nèi)側(cè)面的加熱能夠使得所述第二襯底層的外側(cè)面的溫度滿足外延材料的生長(zhǎng)溫度。
可選地，所述第一襯底層、不透明夾層和第二襯底層依次或同時(shí)結(jié)合為一體。可選地，所述不透明夾層的材質(zhì)為硅、石墨或者兩者的組合?？蛇x地，所述第一襯底層和第二襯底層的材質(zhì)為藍(lán)寶石材料、ZnO材料、SiC中的一種或其中的組合?？蛇x地，所述外延材料的材質(zhì)為GaN?？蛇x地，所述第一襯底層或/和第二襯底層的直徑范圍為2英寸，厚度范圍為20 190 μ m ;或所述第一襯底層或/和第二襯底層的襯底直徑為4英寸，厚度范圍為20 260μπι;或所述第一襯底層或/和第二襯底層的襯底直徑為6英寸，厚度范圍為20 460 μ m0可選地，所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為2英寸，厚度范圍為70 460 μ m ;或，所述復(fù) 合襯底結(jié)構(gòu)直徑為4英寸，厚度范圍為110 660 μ m ;或，所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為6英寸，厚度范圍為190 ΙΟΙΟμπι?？蛇x地，所述不透明夾層的材質(zhì)為石墨；所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為2英寸，厚度范圍為80 450 μ m，所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30 180 μ m ;所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為4英寸，厚度范圍為120 650 μ m,所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30 250 μ m ;或所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為6英寸，所述第一襯底層或/和第二襯底的厚度范圍為30 450 μ m?？蛇x地，所述不透明夾層的材質(zhì)為硅；所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為2英寸，厚度范圍為80 450 μ m，所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30 180 μ m ;所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為4英寸，厚度范圍為120 650 μ m,所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30 250 μ m ;或所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為6英寸，所述第一襯底層或/和第二襯底的厚度范圍為30 450 μ m ;在所述外延材料形成后，所述不透明夾層和第二襯底層利用選擇性腐蝕溶液與所述第一襯底層分離。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的制作方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)提供包括第一襯底層、不透明夾層和第二襯底層的復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述第一襯底層放置于加熱元件上時(shí)，所述不透明夾層能夠吸收所述加熱元件產(chǎn)生的高溫?zé)彷椛?，并且利用該不透明夾層對(duì)所述第一襯底層的內(nèi)側(cè)面和第二襯底層的內(nèi)側(cè)面進(jìn)行加熱，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第二襯底層的各部位進(jìn)行較為均勻地加熱；并且由于所述第一襯底層和第二襯底層熱膨脹系數(shù)相同，第一襯底層靠近夾層的內(nèi)側(cè)面上由于受熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力與所述第二襯底靠近夾層的內(nèi)側(cè)面上由于受熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力強(qiáng)度相同，但方向相反，可以相互抵消，從而減輕或消除由于熱應(yīng)力引起的翹曲變形，使得整個(gè)襯底結(jié)構(gòu)保持平整狀態(tài)；進(jìn)一步地，在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，所述不透明夾層的材質(zhì)為石墨，與采用硅作為不透明夾層相比，石墨吸收來(lái)自加熱元件的熱輻射的效率比硅高，從而進(jìn)一步提高了加熱效率；進(jìn)一步地，在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，所述不透明夾層的材質(zhì)為硅，可以通過(guò)選擇性腐蝕方法將硅去除，從而實(shí)現(xiàn)將第二襯底層和所述第一襯底層分離，而無(wú)須對(duì)襯底進(jìn)行常規(guī)的減薄工藝。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)中藍(lán)寶石襯底在高溫條件下的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖 。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)有的采用藍(lán)寶石等材料作為外延材料的襯底時(shí)，由于熱應(yīng)力容易產(chǎn)生翹曲變形，而且現(xiàn)有技術(shù)無(wú)論是改進(jìn)外延設(shè)備還是采用厚度較大的外延襯底，均無(wú)法有效解決襯底翹曲變形的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)，本發(fā)明人提出采用復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)，該復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)包括位于兩個(gè)獨(dú)立的襯底層之間的不透明夾層，其中一個(gè)襯底層用于形成LED外延層，所述不透明夾層可接收來(lái)自加熱元件的高溫?zé)彷椛?，從而在加熱襯底層以供生長(zhǎng)外延材料的過(guò)程中，可通過(guò)加熱元件以熱輻射方式首先加熱所述不透明夾層，并再由該不透明夾層同時(shí)對(duì)兩片獨(dú)立襯底層進(jìn)行加熱，如此，與現(xiàn)有主要利用加熱元件與襯底層采用熱傳導(dǎo)的方式進(jìn)行加熱的技術(shù)相比，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對(duì)襯底層的各部位進(jìn)行較為均勻的加熱，另一方面，因兩片獨(dú)立的襯底層在受熱時(shí)而產(chǎn)生的熱應(yīng)力可在其與不透明夾層的結(jié)合處相互抵消，從而減輕或消除了襯底層在受熱時(shí)產(chǎn)生的翹曲，使襯底層保持平整狀態(tài)。具體而言，所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)包括由下至上依次設(shè)置的第一襯底層、不透明夾層以及第二襯底層；所述不透明夾層與第一襯底層和第二襯底層結(jié)合為一體，且所述第一襯底層和第二襯底層的熱膨脹系數(shù)相同；當(dāng)所述第一襯底層被置于一加熱元件上時(shí)，所述不透明夾層用于吸收該加熱元件發(fā)出的熱輻射，利用吸收的熱量加熱第一襯底層的內(nèi)側(cè)面和第二襯底層的內(nèi)側(cè)面，所述不透明夾層對(duì)所述第二襯底內(nèi)側(cè)面的加熱能夠使得所述第二襯底層的外側(cè)面的溫度滿足外延材料的生長(zhǎng)溫度。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明所述的第一襯底層的內(nèi)側(cè)面和第二襯底層的內(nèi)側(cè)面均是指所述第一襯底層和第二襯底層的與所述不透明夾層接觸的表面，所述第一襯底層的外側(cè)面和第二襯底層的外側(cè)面均是指所述第一襯底層和第二襯底層的遠(yuǎn)離所述不透明夾層和內(nèi)側(cè)面的表面。本發(fā)明所述的第一襯底層和第二襯底層的材質(zhì)應(yīng)為透明材質(zhì)，且兩者的膨脹系數(shù)相同。由于所述第一襯底層和第二襯底層熱膨脹系數(shù)相同，當(dāng)?shù)谝灰r底層的內(nèi)側(cè)面上由于受熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力與所述第二襯底的內(nèi)側(cè)面上由于受熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力，強(qiáng)度相同，方向相反，從而可以相互抵消，從而減輕或消除襯底由于熱應(yīng)力引起的翹曲變形，從而使得整個(gè)襯底結(jié)構(gòu)保持平整狀態(tài)。具體地，在所述第一襯底層和第二襯底層的熱應(yīng)力系數(shù)相同的前提下，所述第一襯底層和第二襯底層的材質(zhì)相同，也可以不同。所述第一襯底層和第二襯底層的材質(zhì)可以為藍(lán)寶石、ZnO、SiC中的一種或多種。所述第二襯底層用于形成外延層，所述外延層可以為GaN。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述外延層還可以為其他的外延材料。當(dāng)所述的第一襯底層或/和第二襯底層的直徑范圍為2英寸時(shí)，該第一襯底層和/或第二襯底層的厚度范圍為20 190 μ m ;當(dāng)所述第一襯底層或/和第二襯底層的襯底直徑為4英寸時(shí)，該第一襯底層和/或第二襯底層的厚度范圍為20 260 μ m ;當(dāng)所述第一襯底層或/和第二襯底層的襯底直徑為6英寸，所述第一襯底層或/和第二襯底層的襯底的厚度范圍為20 460 μ m。在所述第一襯底層和第二襯底層在上述的數(shù)值范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進(jìn)行靈活設(shè)置。在本發(fā)明的一個(gè)可選實(shí)施方式中，所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為2英寸，其厚度范圍為70 460 μ m ;在本發(fā)明的又一可選實(shí)施方式中,所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)直徑為4英寸,厚度范圍為110 660 μ m ;在本發(fā)明的再一實(shí)施方式中,所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為6英寸，厚度范圍為190 1010 μ m。當(dāng)所述復(fù)合襯底層的第一襯底層被放置于加熱元件(該加熱元件可以為現(xiàn)有的各種加熱元件)，本發(fā)明所述的不透明夾層應(yīng)能夠有效吸收所述加熱元件發(fā)出的熱輻射的 能量，并使第二襯底層的外側(cè)面的溫度滿足外延生長(zhǎng)所需的條件。更為具體地講，根據(jù)組成不透明夾層的材料以及所要生長(zhǎng)外延材料的種類，可通過(guò)調(diào)整不透明夾層的厚度，使之達(dá)到幾乎完全吸收由加熱元件所發(fā)出熱輻射中的主要熱輻射波段的程度，進(jìn)而使不透明夾層可迅速升溫，利用不透明夾層對(duì)第一襯底層的內(nèi)側(cè)面和第二襯底層的內(nèi)側(cè)面進(jìn)行加熱，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第二襯底層的各部位進(jìn)行較為均勻的加熱，以避免由于受熱不均勻引起的翹曲變形，并且該加熱能夠滿足所述第二襯底層的外側(cè)面的溫度達(dá)到外延材料生長(zhǎng)所需的溫度。所述不透明夾層的材質(zhì)可以為硅、石墨或兩者的組合(兩者的組合可以為硅層與石墨層的組合，也可以為在硅材料層中摻雜石墨元素或者在石墨材料層中摻雜硅元素)。當(dāng)然，本發(fā)明所述的不透明夾層也可以為其他的材質(zhì)，該材質(zhì)應(yīng)能夠有效吸收加熱元件發(fā)出的熱輻射，并且對(duì)第一襯底層的內(nèi)側(cè)面和第二襯底層的內(nèi)側(cè)面進(jìn)行同時(shí)加熱，該加熱應(yīng)能夠使得所述第二襯底層的外側(cè)面(用于形成外延材料的表面)的溫度達(dá)到外延材料形成的溫度。在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，所述不透明夾層的材質(zhì)為硅。事實(shí)上，參閱VirginiaSemiconductor, Inc.公司所作的題為 “optical properties of silicon” 的研究報(bào)告，可以看到，Si的禁帶寬度隨著溫度的逐漸升高而變小，如，在1000°C左右時(shí)，其禁帶寬度基本在0. 65ev左右，相對(duì)應(yīng)的吸收波長(zhǎng)在I. 8 2. O μ m左右，而一般來(lái)說(shuō)，為滿足GaN等外延材料的正常生長(zhǎng)，其溫度均在1000°C以上，在此條件下，根據(jù)黑體輻射基本定律(Xm =2. 9*10-6m. Κ/Τ, λ m為最大光輻射能力對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，T為溫度)加熱元件所發(fā)出熱輻射波的相當(dāng)一部分能量在2 μ m以下，因此，此時(shí)以Si作為不透明夾層可以吸收加熱元件所發(fā)出的大部分低于2 μ m的熱輻射能量。當(dāng)所述不透明夾層的材質(zhì)為硅時(shí)，所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑可以為2英寸，其厚度范圍可以為80 450 μ m，所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍可以為30 180 μ m;或所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑可以為4英寸，厚度范圍可以為120 650 μ m,所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍可以為30 250 μ m ;或所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為6英寸，所述第一襯底層或/和第二襯底的厚度范圍為30 450 μ m0由于石墨對(duì)于熱輻射的吸收效率遠(yuǎn)高于Si晶體，因此對(duì)于石墨制成的不透明夾層而言，其在前述溫度條件下加熱效率會(huì)更高。在本發(fā)明的可選實(shí)施方式中，當(dāng)所述不透明夾層的材質(zhì)為石墨時(shí)，所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為2英寸，厚度范圍為80 450 μ m，所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30 180 μ m;所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為4英寸，厚度范圍為120 650 μ m,所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30 250 μ m ;或所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為6英寸，所述第一襯底層或/和第二襯底的厚度范圍可以為30 450 μ m。又及，前述不透明夾層的厚度主要由其本身所采用材料、加熱元件的溫度等因素決定，本領(lǐng)域技術(shù)人員經(jīng)過(guò)有限次的試驗(yàn)等，可很容易的得出較優(yōu)數(shù)據(jù)，但通 常來(lái)講，這些不透明夾層的厚度只要能達(dá)到可充分吸收加熱元件發(fā)出的部分熱輻射，且能迅速實(shí)現(xiàn)對(duì)其兩側(cè)的襯底層進(jìn)行同時(shí)加熱即可。以下結(jié)合附圖及一較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說(shuō)明。 參閱圖2，該復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)I適用于制備GaN基LED芯片，其直徑約2英寸，厚度在430 μ m左右，是由從下至上依次設(shè)置的第一襯底層12、不透明夾層13以及第二襯底層11組成，該不透明夾層13與第一襯底層12和第二襯底層11分別結(jié)合為一體。該第一襯底層12和第二襯底層11均采用厚度在100 μ m左右的藍(lán)寶石薄片，該不透明夾層13采用厚度在230 μ m左右的Si薄片。當(dāng)利用復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)I制備LED外延芯片時(shí)，可將該復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)I置于常規(guī)的石墨加熱盤2上，在石墨加熱盤2溫度達(dá)到1100°C 1300°C左右時(shí)，不透明夾層13對(duì)石墨加熱盤2發(fā)出的短波輻射吸收率在90%以上，并迅速升溫至1000°C以上，且同時(shí)加熱第一襯底層12的內(nèi)側(cè)面和第二襯底層11的內(nèi)側(cè)面，令第二襯底層12的外側(cè)面的溫度滿足GaN等外延材料的生長(zhǎng)溫度，從而在第二襯底層12的外側(cè)面形成外延層。此過(guò)程中，第一襯底層12和第二襯底層11中產(chǎn)生的熱應(yīng)力方向相反、大小相近，且因第一襯底層12、第二襯底層11均與不透明夾層13結(jié)合為一體，即相當(dāng)于令第一襯底層12和第二襯底層11中產(chǎn)生的熱應(yīng)力(B向和A向)相互抵消，進(jìn)而保持該復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)I整體在受熱過(guò)程中保持平整，這樣避免或減輕了第二襯底層11的翹曲，使得第二襯底層11外側(cè)面的生長(zhǎng)溫度均勻，提高了 LED外延芯片的良品率。采用該復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)I形成的LED外延芯片的減薄工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，只需將Si晶片作為不透明夾層13的復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)I放入選擇性腐蝕溶液中，該選擇性腐蝕溶液可以將不透明夾層13溶解去除。本實(shí)施例中，所述不透明夾層13的材質(zhì)為硅，所述選擇性腐蝕溶液為HF酸溶液，利用HF溶液對(duì)硅晶片具有選擇性腐蝕的特性，將Si溶解，從而可以將第一襯底層12與第二襯底層11分離，從而所剩的即是在第二襯底層11上的GaN基外延片，這樣就節(jié)省了傳統(tǒng)磨拋的工藝過(guò)程。當(dāng)然，在其他的實(shí)施例中，若所述不透明夾層13的材質(zhì)為石墨或其他材質(zhì)，可以采用其他的方法，例如等離子體刻蝕等方式將第一襯底層12與第二襯底層11分離。本發(fā)明所述的復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的第一襯底層12、不透明夾層13和第二襯底層11可以分別利用減薄工藝制作，然后依次將第一襯底層12、不透明夾層13和第二襯底層11粘合為一體或依次將第一襯底層12、不透明夾層13和第二襯底層11堆疊后同時(shí)粘合為一體。本發(fā)明所述的粘合可以利用高溫粘合劑粘合，也可以利用鍵合工藝、等離子體增強(qiáng)技術(shù)等方式粘合，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)第一襯底層12、不透明夾層13和第二襯底層11的材質(zhì)進(jìn)行具體的選擇。當(dāng)然，本發(fā)明復(fù)合襯底亦可采用其他規(guī)格，但優(yōu)選設(shè)計(jì)為與常見襯底相近尺寸，這樣可直接利用傳統(tǒng)石墨盤等設(shè)備進(jìn)行加熱，而無(wú)需對(duì)LED外延芯片生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改動(dòng)，從而節(jié)約了生產(chǎn)成本。此外，若采用高溫粘合劑、等離子增強(qiáng)粘合等方式將前述第一襯底層12、第二襯底層11與不透明夾層13粘合，則為防止第二襯底層11的外側(cè)面因高溫粘合劑等玷污或損傷而形成之缺陷影響芯片質(zhì)量，也可在復(fù)合襯底粘合后，采用常規(guī)襯底磨拋工藝對(duì)復(fù)合襯底進(jìn)行“開盒即用”的預(yù)處理。當(dāng)然，前述不透明夾層13亦可采用石墨薄片等材料，而第一襯底層12、第二襯底層11也不局限于由藍(lán)寶石一種材料構(gòu)成,亦可為本領(lǐng)域熟知的其它材料,如ZnO和SiC等。綜上，通過(guò)提供包括第一襯底層、不透明夾層和第二襯底層的復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述第一襯底層放置于加熱元件上時(shí)，所述不透明夾層能夠吸收所述加熱元件產(chǎn)生的高溫?zé)?輻射，并且利用該不透明夾層對(duì)所述第一襯底層的內(nèi)側(cè)面和第二襯底層的內(nèi)側(cè)面進(jìn)行加熱，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第二襯底層的各部位進(jìn)行較為均勻的加熱，以避免由于受熱不均勻引起的翹曲變形，并且該加熱能夠滿足所述第二襯底層的外側(cè)面的溫度達(dá)到外延材料生長(zhǎng)所需的溫度；并且由于所述第一襯底層和第二襯底層熱膨脹系數(shù)相同，當(dāng)?shù)谝灰r底層的內(nèi)側(cè)面上由于受熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力與所述第二襯底的內(nèi)側(cè)面上由于受熱產(chǎn)生的熱應(yīng)力，大小相同，方向相反，可以相互抵消，從而減輕或消除整個(gè)襯底由于熱應(yīng)力引起的翹曲變形，使得整個(gè)襯底結(jié)構(gòu)保持平整狀態(tài)；進(jìn)一步地，在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，所述不透明夾層的材質(zhì)為石墨，與采用硅作為不透明夾層相比，石墨吸收來(lái)自加熱元件的熱輻射的效率比硅高，從而進(jìn)一步提高了加熱元件的加熱效率；進(jìn)一步地，在本發(fā)明的可選實(shí)施例中，所述不透明夾層的材質(zhì)為硅，可以通過(guò)選擇性腐蝕的方法將硅溶解去除，從而實(shí)現(xiàn)將第二襯底層和所述第一襯底層分離，從而無(wú)須對(duì)襯底層進(jìn)行常規(guī)的減薄工藝。因此，上述較佳實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于包括由下至上依次設(shè)置的第一襯底層、不透明夾層以及第二襯底層； 所述不透明夾層與第一襯底層和第二襯底層結(jié)合為一體，且所述第一襯底層和第二襯底層的熱膨脹系數(shù)相同；當(dāng)所述第一襯底層被置于一加熱元件上時(shí)，所述不透明夾層用于吸收該加熱元件發(fā)出的熱輻射，利用吸收的熱量加熱第一襯底層的內(nèi)側(cè)面和第二襯底層的內(nèi)側(cè)面，所述不透明夾層對(duì)所述第二襯底內(nèi)側(cè)面的加熱能夠使得所述第二襯底層的外側(cè)面的溫度滿足外延材料的生長(zhǎng)溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一襯底層、不透明夾層和第二襯底層依次或同時(shí)結(jié)合為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述不透明夾層的材質(zhì)為娃、石墨或者兩者的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一襯底層和第二襯底層的材質(zhì)為藍(lán)寶石材料、ZnO材料、SiC中的一種或其中的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外延材料的材質(zhì)為GaN。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一襯底層或/和第二襯底層的直徑范圍為2英寸，厚度范圍為20 190 μ m ;或所述第一襯底層或/和第二襯底層的襯底直徑為4英寸，厚度范圍為20 260 μ m ;或所述第一襯底層或/和第二襯底層的襯底直徑為6英寸，厚度范圍為20 460 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為2英寸，厚度范圍為70 460 μ m;或，所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)直徑為4英寸，厚度范圍為110 660 μ m;或，所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為6英寸，厚度范圍為190 1010 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述不透明夾層的材質(zhì)為石墨； 所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為2英寸，厚度范圍為80 450 μ m,所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30 180 μ m;所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為4英寸，厚度范圍為120 650 μ m,所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30 250 μ m ;或所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為6英寸，所述第一襯底層或/和第二襯底的厚度范圍為30 450 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述不透明夾層的材質(zhì)為硅； 所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為2英寸，厚度范圍為80 450 μ m，所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30 180 μ m;所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為4英寸，厚度范圍為120 650 μ m,所述第一襯底層或/和第二襯底層的厚度范圍為30 250 μ m ;或所述復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的直徑為6英寸所述第一襯底層或/和第二襯底的厚度范圍為30 450 μ m ; 在所述外延材料形成后，所述不透明夾層和第二襯底層利用選擇性腐蝕溶液與所述第一襯底層分離。
10.一種如權(quán)利要求I所述的復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)的制作方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法，該復(fù)合襯底結(jié)構(gòu)包括由下至上依次設(shè)置的第一襯底層、不透明夾層以及第二襯底層；所述不透明夾層與第一襯底層和第二襯底層結(jié)合為一體，且所述第一襯底層和第二襯底層的熱膨脹系數(shù)相同；當(dāng)所述第一襯底層被置于一加熱元件上時(shí)，所述不透明夾層用于吸收該加熱元件發(fā)出的熱輻射，利用吸收的熱量加熱第一襯底層的內(nèi)側(cè)面和第二襯底層的內(nèi)側(cè)面，所述不透明夾層對(duì)所述第二襯底內(nèi)側(cè)面的加熱能夠使得所述第二襯底層的外側(cè)面的溫度滿足外延材料的生長(zhǎng)溫度。本發(fā)明可消除或減輕藍(lán)寶石等襯底在高溫條件下的翹曲問(wèn)題，節(jié)約襯底材料以及簡(jiǎn)化芯片制造過(guò)程中襯底的減薄操作，降低LED芯片的制造成本，提高LED芯片良品率。
文檔編號(hào)H01L33/12GK102820393SQ201110156118
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者梁秉文 申請(qǐng)人:光達(dá)光電設(shè)備科技(嘉興)有限公司