图形化衬底结构及LED器件制造技术

本实用新型专利技术提供一种图形化衬底结构及LED器件。所述图形化衬底结构包括生长衬底及位于所述生长衬底上的介质图形层，所述介质图形层包括介质层，所述介质层上形成有多个介质图形，所述多个介质图形在所述生长衬底上呈阵列分布，所述介质图形的侧面形貌为圆台状，所述介质图形内具有漏斗状凹槽。本实用新型专利技术提供的图形化衬底结构具有特殊设计的介质图形层，在其表面生长GaN等外延层时，在生长过程中，外延材料不会在介质图形表面生长而只能通过侧向外延生长，所以外延层的晶体质量可以大幅提升。同时，图形形貌的特殊设计，可以改变光在芯片内部散射的效果，提高器件出光效率。基于本实用新型专利技术的图形化衬底制备的LED器件，性能可以得到显著提升。以得到显著提升。以得到显著提升。

【技术实现步骤摘要】
图形化衬底结构及LED器件


[0001]本技术涉及半导体
，具体涉及LED技术，特别是涉及一种图形化衬底结构及LED器件。

技术介绍

[0002]半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等优点，其应用领域正在迅速扩大。尤其近几年，随着研发力度的加大和资金的投入，LED发光效率和品质得到大幅度的提升，LED更是得到深入的应用。
[0003]LED产业经过多年的研究和发展，一致认为生长衬底技术是GaN基材料及器件的核心。目前主流的衬底技术路线是蓝宝石技术路线、Si衬底技术路线、SiC衬底技术路线、GaN同质衬底技术，以及最新突破的复合衬底技术路线，几种技术中以蓝宝石技术路线最为成熟，且几种技术路线各有优劣，有些还存在技术难点，但共同目的都是为了提高LED发光效率和品质。
[0004]对于LED更高应用的要求使得衬底技术还需提升和挖掘。因此，不断的挖掘衬底技术来有效提高GaN基外延层及LED外延结构晶体质量，提高LED亮度和其他性能指标实属必要，而已有技术在此方面渐显乏力。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种图形化衬底结构，用于解决现有技术难以满足LED亮度和其他性能指标日益提升的需求等问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种图形化衬底结构，所述图形化衬底结构包括生长衬底及位于所述生长衬底上的介质图形层，所述介质图形层包括介质层，所述介质层上形成有多个介质图形，所述多个介质图形在所述生长衬底上呈阵列分布，所述介质图形的侧面形貌为圆台状，所述介质图形内具有漏斗状凹槽。
[0007]可选地，所述多个介质图形在所述生长衬底上呈周期性六角阵列排布。
[0008]可选地，相邻介质图形的周期为2μm
‑
6μm。
[0009]可选地，所述介质图形的底部直径为1μm
‑
5.8μm，顶部直径为1μm
‑
4μm，高度为0.5μm
‑
2.0μm。
[0010]可选地，所述凹槽的深度为0.5μm
‑
2.0μm。
[0011]可选地，所述介质层包括氧化硅层、氮化硅层和氮氧化硅层中的一种或由多种堆叠而成。
[0012]可选地，所述生长衬底包括蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底、氧化锌衬底和氮化镓衬底中的一种或由多种堆叠而成。
[0013]可选地，所述图形化衬底结构还包括外延缓冲层和过渡层，依次位于所述介质层的上方。
[0014]可选地，所述外延缓冲层和过渡层的厚度为1
‑
10μm。
[0015]可选地，所述外延缓冲层和过渡层包括GaN层、AlGaN层、AlN层、InGaN层、AInlGaN层、硅掺杂的n型半导体材料层和镁掺杂的p型半导体材料层中的一个或由多个堆叠而成。
[0016]本技术还提供一种LED器件，所述LED器件包括外延结构层及如上述任一方案中所述的图形化衬底结构，所述外延结构层位于所述图形化衬底结构上，所述外延结构层包括n型外延层、p型外延层和发光层。
[0017]如上所述，本技术的图形化衬底结构及LED器件，具有以下有益效果：本技术提供的图形化衬底结构具有特殊设计的介质图形层，在其表面生长GaN等外延层时，在生长过程中，外延材料不会在介质图形表面生长而只能通过侧向外延生长，所以外延层的晶体质量可以大幅提升。同时，图形形貌的特殊设计，可以改变光在芯片内部散射的效果，提高器件出光效率。基于本技术的图形化衬底制备的LED器件，性能可以得到显著提升。
附图说明
[0018]图1显示为本技术提供的图形化衬底结构的截面结构示意图。
[0019]图2显示为本技术提供的图形化衬底结构的俯视结构示意图。
[0020]图3
‑
6显示为本技术提供的图形化衬底结构在制备过程中于各步骤所呈现出的结构示意图。
[0021]元件标号说明
[0022]11
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生长衬底
[0023]12
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介质层
[0024]121
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介质图形
[0025]122
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凹槽
[0026]13
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光刻胶层
具体实施方式
[0027]以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。如在详述本技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0028]为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
[0029]在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间
的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0030]需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，遂图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。为使图示尽量简洁，各附图中并未对所有的结构全部标示。
[0031]目前市场上已经成熟的甚至标准化的图形衬底都是圆锥形，其形貌和尺寸都已经定型，且这种图形衬底对LED芯片亮度的提升都已经达到极限。但是LED芯片对亮度的提升要求却没有停止，本领域技术人员一直在寻求新的方法。本申请将提供一种全新的图形化衬底结构以有效地提高GaN基发光二极管外延层晶体质量，并且能提高发光二极管出光效率和发光角度等性能。
[0032]具体地，如图1及图2所示，本技术提供一种图形化衬底结构，所述图形化衬底结构包括生长衬底11及位于所述生长衬底11上的介质图形121层，所述介质图形121层包括介质层12(或者说所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图形化衬底结构，其特征在于，所述图形化衬底结构包括生长衬底及位于所述生长衬底上的介质图形层，所述介质图形层包括介质层，所述介质层上形成有多个介质图形，所述多个介质图形在所述生长衬底上呈阵列分布，所述介质图形的侧面形貌为圆台状，所述介质图形内具有漏斗状凹槽。2.根据权利要求1所述的图形化衬底结构，其特征在于，所述多个介质图形在所述生长衬底上呈周期性六角阵列排布。3.根据权利要求2所述的图形化衬底结构，其特征在于，相邻介质图形的周期为2μm
‑
6μm。4.根据权利要求1所述的图形化衬底结构，其特征在于，所述介质图形的底部直径为1μm
‑
5.8μm，顶部直径为1μm
‑
4μm，高度为0.5μm
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2.0μm；所述凹槽的深度为0.5μm
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2.0μm。5.根据权利要求1所述的图形化衬底结构，其特征在于，所述介质层包括氧化硅层、氮化硅层和氮氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝茂盛，吴昊，陈朋，马艳红，张楠，袁根如，
申请(专利权)人：上海芯元基半导体科技有限公司，
类型：新型
国别省市：