一种LED图形衬底及LED外延片制造技术

本实用新型专利技术属于半导体技术领域，具体提供一种LED图形衬底及LED外延片，其中，所述图形衬底包括复数个均匀分布的图案，所述图案为圆锥形或者圆台形，其特征在于：所述圆锥形或者圆台形图案的侧面为由若干个相同的凹弧线组成的凹曲面，所述相邻图案中相对应的凹弧线在竖直平面上为其同心圆的两条对称弧，所述同心圆的半径大于或者等于所述图案的高度；所述LED外延片包括所述图形衬底及依次设置于所述图形衬底上的N型层、有源层和P型层。本实用新型专利技术通过将图案侧面设置为凹曲面状，通过增加一次反射射出的入射光区域，减小入射光的多次往返折射，进而提高LED外延片的光取出效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于半导体
，尤其涉及一种LED图形衬底及LED外延片。
技术介绍
发光二极管（英文为Light Emitting Diode，简称LED）是一种固态半导体器件，被广泛用于指示灯、显示屏等照明领域。LED的出光效率取决于内量子效率和光提取率。由于目前LED的制造技术较为成熟，其内量子效应已经达到了较高的水平，相对提升的空间较小。但是，由于GaN外延层与蓝宝石衬底的折射率差异大，限制了光提取率，导致了LED的出光效率低，因此对LED光提取率的提升将有助于提高LED的出光效率。目前市场上多针对平片蓝宝石衬底使用湿法或干法蚀刻处理，使衬底表面呈现规则的多面体图形（如图1），通过增加光的反射从而提升外量子效应，但当入射光照射在图形下半部或者入射角度较大时，如图1中箭头所示，入射光线131和入射光线132分别射向衬底图案的底部与中部，其相对应的反射光线131’和132’均射向相邻衬底图案，需经衬底图案再次反射后才能射出，因此光线在衬底图案中的往复反射后造成光的强度降低，而入射光的一次反射射出区域较小，使得器件中光的提出效率偏低。更进一步的，如附图2所示，入射光线133射向图案底部的反射光线133’若想一次反射出去，则入射光线133与法线（图中短虚线）的最大夹角应小于或等于α1，但由图中可以看出，现有技术中入射光的入射角度可变换范围较小，不利于入射至图形底部的光线的取出。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供一种LED图形衬底，所述图形衬底包括复数个均匀分布的图案，所述图案为圆锥形或者圆台形，其特征在于：所述圆锥形或者圆台形图案的侧面为由若干个相同的凹弧线组成的凹曲面，所述相邻图案中相对应的凹弧线在竖直平面上为其同心圆的两条对称弧，所述同心圆的半径大于或者等于所述图案的高度。优选的，所述图案顶部距离所述图案底部的垂直高度小于或者等于所述同心圆的圆心距离所述图案底部的垂直高度。优选的，所述凹弧线的圆心角大于0°小于等于90°。优选的，所述图案的高度H为0.5~2μm。优选的，所述图案为矩形排列方式或者六角排列方式。优选的，所述相同的凹弧线指形状、圆心角及弧长均相同的凹弧线。本技术还提供一种LED外延片，包括上述的LED图形衬底。优选的，所述LED外延片包括依次排列的LED图形衬底、N型层、有源层和P型层。本技术至少具有以下有益效果：本技术通过将图案侧面设置为凹曲面状，通过增加一次反射射出的入射光区域，减小入射光的多次往返折射，减少因光的反射次数较多而产生的光衰，进而提高LED外延片的光取出效率。附图说明附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。图1 为现有技术中图形衬底结构示意图一。图2 为现有技术中图形衬底结构示意图二。图3 为本技术具体实施方式之LED外延片结构示意图。图4 为本技术具体实施方式之图形衬底结构示意图一。图5 为技术具体实施方式之圆台形图案立体示意图。图6 为本技术具体实施方式之图形衬底结构示意图二。图中标示：100：衬底；110、120：图案；121：凹弧线；122：同心圆；131、132、133、134：入射光线；131’、 131’’、132’、 132’’、133’、 134’：反射光线；200：N型层；300：有源层；400：P型层。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术的具体实施方式进行详细说明。附图3，为本实施例的LED外延片结构示意图，依次由LED图形衬底100、N型层200、有源层300和P型层400组成。图形衬底100包括复数个均匀分布在衬底100上表面的图案120，图案120为圆锥形或者圆台形，图案120呈矩形或者六角形排列方式；本实施例以圆台形图案为例进一步阐述，如附图4~5所示，圆台形图案120的侧面为由若干个相同的凹弧线121组成的凹曲面，并且，相邻图案120中相对应的凹弧线121在竖直平面上为其同心圆122的两条对称弧，同心圆122的半径R大于或者等于所述图案120的高度H，同时，衬底图案120的顶部距离图案120底部的垂直高度小于或者等于所述同心圆122的圆心距离图案120底部的垂直高度。本实施例中所述相同的凹弧线121指每一条凹弧线的形状、圆心角、及弧长均相同，优选的，凹弧线121的圆心角大于0°小于等于90°，图案120的高度H为0.5~2μm。继续参看附图4，本实施例优选图案120的高度、底部宽度及相邻图案120之间的最小间距均与附图1中的衬底图案110相同，而不同的是，在本实施例中当相同的入射光线131和入射光线132分别射向衬底图案120的底部与中部时，其相对应的反射光线131’’和132’’均只需要经过一次反射即可射出，与现有技术相比，本技术的图形衬底通过减小光的反射次数来增加了光取出效率。更进一步地，继续参看附图6，反射光线134’恰好从图案120底部一次射出时，其相对应的入射光线134与法线的最大夹角小于等于α2，由附图1与附图6对比可看出，α2明显的大于α1，即，本技术中射向图案120底部的入射光线经一次反射出去的入射区域（2α2）大于现有技术中图案110底部光线一次反射出去的入射区（2α1）。因此，本技术提供的侧面为凹弧面的衬底图案120，通过增加一次反射射出的入射光区域，减小入射光的多次往返折射，减少因光的反射次数较多而产生的光衰，进而提升光的取出效率。应当理解的是，上述具体实施方案为本技术的优选实施例，本技术的范围不限于该实施例，凡依本技术所做的任何变更，皆属本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LED图形衬底，所述图形衬底包括复数个均匀分布的图案，所述图案为圆锥形或者圆台形，其特征在于：所述圆锥形或者圆台形图案的侧面为由若干个相同的凹弧线组成的凹曲面，所述相邻图案中相对应的凹弧线在竖直平面上为一同心圆的两条对称弧，所述同心圆的半径大于或者等于所述图案的高度。

【技术特征摘要】
1.一种LED图形衬底，所述图形衬底包括复数个均匀分布的图案，所述图案为圆锥形或者圆台形，其特征在于：所述圆锥形或者圆台形图案的侧面为由若干个相同的凹弧线组成的凹曲面，所述相邻图案中相对应的凹弧线在竖直平面上为一同心圆的两条对称弧，所述同心圆的半径大于或者等于所述图案的高度。2.根据权利要求1所述的一种LED图形衬底，其特征在于：所述图案顶部距离所述图案底部的垂直高度小于或者等于所述同心圆的圆心距离所述图案底部的垂直高度。3.根据权利要求1所述的一种LED图形衬底，其特征在于：凹弧线的圆心角大于0°小于等...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宏敏，徐志军，吴洪浩，王亚伟，刘勇，唐超，饶晓松，林兓兓，张家宏，
申请(专利权)人：安徽三安光电有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34