【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件及装置，特别涉及一种发光二极管元件及其制造方法及发光装置。
技术介绍
1、iii-v族元素组成的化合物半导体，凭借着优异的光电特性而应用与多种领域，例如磷化镓(gap)、砷化镓(gaas)或氮化镓(gan)等材料可以用于集成电路、发光二极管、激光二极管、光侦测等不同领域。当半导体材料用于形成发光二极管时，其用于形成发光二极管的外延晶体材料，然而，由于上述材料本身的晶体特性，由其形成的外延层较为严重的内吸收、内部全反射特性，导致其较低的光提取效率。
2、尤其是uv led，其外延结构通常形成在蓝宝石衬底正面，当前蓝宝石衬底主要为平片结构，采用图形化衬底设计的方案无法生长质量稳定的外延晶体，由于紫外光的全反射角低于可见光波段，且晶体内部存在显著的全发射问题，因此出光效率较低；同时由于衬底材料与空气存在屈光跳变较大，而紫外光在衬底中相较于可见光的折射率更大，因此其出光角度较小，从而使得大量光子被束缚在衬底内部。因此如何提高光子自衬底逸出成为提高发光二极管出光强度的关键。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中发光二极管存在的上述缺陷，本专利技术提供一种发光二极管元件及其制造方法及发光装置，以解决上述一个或多个问题。
2、本申请的一个实施例，提供一种发光二极管元件，其至少包括：
3、衬底，具有相对设置的正面和背面，其中所述背面形成为所述发光二极管元件的出光面；
4、半导体叠层，形成在所述衬底的正面，所述半导体叠层至少包括依次
5、其中，所述衬底的背面形成为图案化结构，所述图案化结构包括若干凹陷部，相邻凹陷部之间形成为平台部，所述凹陷部的自所述衬底的背面延伸至所述衬底内部，所述凹陷部的深度不全部相等，并且所述凹陷部的开口宽度不全部相等。
6、本申请的一个实施例，提供一种发光二极管元件，其至少包括：
7、衬底，具有相对设置的正面和背面，其中所述背面形成为所述发光二极管元件的出光面；
8、半导体叠层，形成在所述衬底的正面，所述半导体叠层至少包括依次叠置在所述衬底的正面的第一半导体层结构、有源层、第二半导体层结构；
9、增透膜层，位于所述衬底背面，所述增透膜层在所述衬底背面形成为图案化结构，所述图案化结构包括若干凹陷部，相邻凹陷部之间形成为平台部，所述凹陷部的自所述增透膜层的表面延伸至所述增透膜层内部，并且所述凹陷部不完全贯穿所述增透膜层，所述凹陷部的深度不全部相等，所述凹陷部的开口宽度不全部相等，所述平台部的高度不完全相等。
10、根据本申请的另一实施例，提供一种发光二极管元件的制造方法，该方法包括以下步骤：
11、提供衬底，所述衬底具有相对设置的正面及背面；
12、在所述衬底的正面依次生长第一半导体层结构、有源层、第二半导体层结构，以形成半导体叠层；
13、在所述衬底的背面一侧形成掩膜层，所述掩膜层为小球堆叠而成的多层结构；
14、自所述掩膜层进行干法刻蚀，以在所述衬底的背面形成图案化结构，所述图案化结构包括若干凹陷部，相邻凹陷部之间形成为平台部，所述凹陷部的自所述衬底的背面延伸至所述衬底内部，所述凹陷部的深度不全部相等，并且所述凹陷部的开口宽度不全部相等。
15、根据本申请的另一实施例，提供一种发光二极管元件的制造方法，包括以下步骤：
16、提供衬底，所述衬底具有相对设置的正面及背面；
17、在所述衬底的正面依次生长第一半导体层结构、有源层、第二半导体层结构，以形成半导体叠层；
18、在所述衬底的背面形成增透膜层，所述增透膜层的折射率小于所述衬底的折射率；
19、在所述增透膜层远离所述衬底的一侧形成掩膜层；
20、自所述掩膜层进行干法刻蚀，以在所述增透膜层中形成图案化结构，所述图案化结构包括若干凹陷部，相邻凹陷部之间形成为平台部，所述凹陷部的自所述增透膜层的表面延伸至所述增透膜层内部，并且所述凹陷部不完全贯穿所述增透膜层，所述凹陷部的深度不全部相等，所述平台部的高度不完全相等，所述凹陷部的开口宽度不全部相等，所述平台部的高度不完全相等。
21、根据本申请的另一实施例，提供一种发光二极管元件的制造方法，包括以下步骤：
22、提供衬底，所述衬底具有相对设置的正面及背面；
23、在所述衬底的正面依次生长第一半导体层结构、有源层、第二半导体层结构，以形成半导体叠层；
24、在所述衬底的背面形成增透膜层，所述增透膜层的折射率小于所述衬底的折射率；
25、在所述增透膜层远离所述衬底的一侧形成第一掩膜层；
26、自所述第一掩膜层进行干法刻蚀，以在所述增透膜层中形成初步凹陷及平台图案；
27、在所述增透膜层上方形成第二掩膜层；
28、自所述第二掩膜层进行干法刻蚀，加深所述初步凹陷及平台图案；
29、继续在所述增透膜层上方形成第n掩膜层，并自所述第n掩膜层进行方法刻蚀，直至在所述衬底的背面形成图案化结构；
30、其中，所述图案化结构包括若干凹陷部，相邻凹陷部之间形成为平台部，所述不完全贯穿所述增透膜层；或者所述凹陷部的自所述增透膜层的延伸至所述增透膜层内部；
31、所述凹陷部的深度不全部相等，所述凹陷部的开口宽度不全部相等，所述平台部的高度不完全相等；n为大于等于3的整数。根据本申请的另一实施例，提供一种发光装置，其包括电路基板以及设置在电路基板上的发光元件，所述发光元件包含本申请所提供的发光二极管元件。
32、如上所述，本申请的发光二极管元件及其制造方法及发光装置，具有以下有益效果：
33、本申请的发光二极管元件中，衬底背面凹陷部的设定使得出光侧的衬底中形成空气柱，空气柱能够降低衬底对光的内部吸收，提升器件的出光效率。另外，增透膜层的设置以及增透膜层中凹陷部形成为空气柱，使得出光一侧形成衬底-增透膜层-空气柱这样的折射率递减的结构，因此也能够增加对光的透射，减少对光的吸收，提高出光效率。
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1.一种发光二极管元件，其特征在于，至少包括：
2.根据权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，所述平台部包括第一部分及第二部分，所述第二部分形成在至少部分所述第一部分远离所述衬底的一侧。
3.根据权利要求2所述的发光二极管元件，其特征在于，所述第二部分的高度介于1
4.根据权利要求2所述的发光二极管元件，其特征在于，所述平台部的所述第一部分及所述第二部分的形成材料不同，所述第二部分形成在所述衬底中，所述第一部分的折射率小于所述衬底的折射率。
5.根据权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，还包括增透膜层，所述增透膜层位于所述衬底的背面，覆盖所述平台部以及所述凹陷部的侧壁和底部。
6.根据权利要求5所述的发光二极管元件，其特征在于，所述增透膜层的厚度介于10nm～1000nm。
7.根据权利要求5或6所述的发光二极管元件，其特征在于，所述增透膜层的折射率小于所述衬底的折射率。
8.一种发光二极管元件，其特征在于，至少包括：
9.根据权利要求1或8所述的发光二极管元件，其特征在于
10.根据权利要求1或8所述的发光二极管元件，其特征在于，所述平台部的高度介于10
11.根据权利要求1或8所述的发光二极管元件，其特征在于，所述凹陷部的深度介于10
12.根据权利要求1或8所述的发光二极管元件，其特征在于，所述凹陷部的侧壁具有台阶结构，或者所述凹陷部的侧壁为自所述平台部的顶部向两边倾斜的倾斜侧壁，其中侧壁的倾斜角度介于10°～60°。
13.根据权利要求1或8所述的发光二极管元件，其特征在于，还包括若干第二凹陷部，所述第二凹陷部位于所述凹陷部内部，所述第二凹陷部的深度不全部相等，并且所述第二
14.根据权利要求13所述的发光二极管元件，其特征在于，所述凹陷部贯穿所述增透膜层并至少部分延伸至所述衬底内部，至少部分所述第二凹陷部位于所述衬底内部。
15.根据权利要求13所述的发光二极管元件，其特征在于，所述第二凹陷部的深度介于10nm～1000nm，开口宽度介于10nm～1000nm，所述第二凹陷部的开口宽度小于或者等于所述凹陷部的开口宽度。
16.根据权利要求13所述的发光二极管元件，其特征在于，所述第二凹陷部的侧壁具有台阶结构，或者所述第二凹陷部的侧壁为自第二凹陷部的边缘向中心倾斜的倾斜侧壁，其中侧壁的倾斜角度介于10°～60°。
17.根据权利要求1或8所述的发光二极管元件，其特征在于，所述衬底具有连接所述正面和所述背面的侧壁，其中，所述侧壁在靠近所述正面的一侧具有第一倾斜部，在靠近所述背面的一侧具有第二倾斜部，所述第一倾斜部和所述第二倾斜部之间具有连接部，所述第一倾斜部和所述第二倾斜部均自所述衬底的内侧向边缘的方向倾斜，所述连接部为沿所述衬底厚度方向的竖直平面，所述第一倾斜部以及暴露的所述衬底的正面形成为粗糙表面，所述第二倾斜部形成有所述图案化结构。
18.根据权利要求1或8所述的发光二极管元件，其特征在于，还包括电极结构，所述电极结构包括第一电极和第二电极，所述半导体叠层在所述第二半导体层一侧形成有台面结构，所述台面结构暴露所述第一半导体层结构，所述第一电极形成在所述台面结构上方，与所述第一半导体层电连接，所述第二电极形成在所述第二半导体层上方与所述第二半导体层结构电连接。
19.一种发光二极管元件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
20.根据权利要求19所述的发光二极管元件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：在形成了所述图案化结构的所述衬底的背面沉积增透膜层，所述增透膜层覆盖所述平台部，并自所述平台部延伸覆盖所述凹陷部的侧壁及底部。
21.一种发光二极管元件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
22.根据权利要求21所述的发光二极管元件的制造方法，其特征在于，自所述掩膜层进行干法刻蚀还包括以下步骤：
23.一种发光二极管元件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
24.根据权利要求23所述的发光二极管元件的制造方法，其特征在于，在所述衬底背面形成所述第一掩膜层之前，还包括：在所述衬底的背面形成增透膜层，所述增透膜层的折射率小于所述衬底的折射率；其中所述凹陷部不完全贯穿所述增透膜层；或者所述凹陷部的自所述增透膜层的延伸至所述增透膜层内部。
25.根据权利要求19～24中任意一项所述的发光二极管元件的制造方法，其特征在于，在朝向所述衬底背面的方向上，所述掩膜层的多层结构在所述衬底背面上的投影面积...
【技术特征摘要】
1.一种发光二极管元件，其特征在于，至少包括：
2.根据权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，所述平台部包括第一部分及第二部分，所述第二部分形成在至少部分所述第一部分远离所述衬底的一侧。
3.根据权利要求2所述的发光二极管元件，其特征在于，所述第二部分的高度介于1
4.根据权利要求2所述的发光二极管元件，其特征在于，所述平台部的所述第一部分及所述第二部分的形成材料不同，所述第二部分形成在所述衬底中，所述第一部分的折射率小于所述衬底的折射率。
5.根据权利要求1所述的发光二极管元件，其特征在于，还包括增透膜层，所述增透膜层位于所述衬底的背面，覆盖所述平台部以及所述凹陷部的侧壁和底部。
6.根据权利要求5所述的发光二极管元件，其特征在于，所述增透膜层的厚度介于10nm～1000nm。
7.根据权利要求5或6所述的发光二极管元件，其特征在于，所述增透膜层的折射率小于所述衬底的折射率。
8.一种发光二极管元件，其特征在于，至少包括：
9.根据权利要求1或8所述的发光二极管元件，其特征在于，所述平台部的顶部为圆顶结构。
10.根据权利要求1或8所述的发光二极管元件，其特征在于，所述平台部的高度介于10
11.根据权利要求1或8所述的发光二极管元件，其特征在于，所述凹陷部的深度介于10
12.根据权利要求1或8所述的发光二极管元件，其特征在于，所述凹陷部的侧壁具有台阶结构，或者所述凹陷部的侧壁为自所述平台部的顶部向两边倾斜的倾斜侧壁，其中侧壁的倾斜角度介于10°～60°。
13.根据权利要求1或8所述的发光二极管元件，其特征在于，还包括若干第二凹陷部，所述第二凹陷部位于所述凹陷部内部，所述第二凹陷部的深度不全部相等，并且所述第二
14.根据权利要求13所述的发光二极管元件，其特征在于，所述凹陷部贯穿所述增透膜层并至少部分延伸至所述衬底内部，至少部分所述第二凹陷部位于所述衬底内部。
15.根据权利要求13所述的发光二极管元件，其特征在于，所述第二凹陷部的深度介于10nm～1000nm，开口宽度介于10nm～1000nm，所述第二凹陷部的开口宽度小于或者等于所述凹陷部的开口宽度。
16.根据权利要求13所述的发光二极管元件，其特征在于，所述第二凹陷部的侧壁具有台阶结构，或者所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈思河，臧雅姝，徐瑾，潘子燕，张中英，傅伟坤，曾炜竣，黄少华，凃如钦，蓝永凌，张伟，黄训芳，陈功，张国华，黄森鹏，李达诚，
申请(专利权)人：泉州三安半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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