[發(fā)明專利]用于制造發(fā)光元件的基板以及利用該基板制造的發(fā)光元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810214289.1
• 申請日: 2008-08-29
• 公開（公告）號: CN101661981A
• 公開（公告）日: 2010-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程志青
• 申請（專利權(quán)）人: 廣鎵光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 韓 宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造發(fā)光元件的基板以及利用該基板制造的發(fā)光 元件；更具體而言，本發(fā)明涉及一種用于制造LED的基板以及利用該基板 制造的具有高光提取效率(extraction?efficiency)的LED。

背景技術(shù)

由于發(fā)光元件，或稱發(fā)光二極管(light?emitting?diode；LED)，具有高亮 度及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，LED已普遍使用于顯示器的背光源及照明等應(yīng)用上。然 而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，由于發(fā)光二極管的量子效率(quantum? efficiency)不高，未能轉(zhuǎn)換為光的能量被轉(zhuǎn)換為熱，這些熱量如果無法有效 地逸散出LED外，將導(dǎo)致LED溫度上升，并影響LED的發(fā)光效率。

目前，已知在制造LED的外延過程中，如果外延膜內(nèi)部含有大量貫穿 式位錯(cuò)(dislocation)，將影響其內(nèi)部量子效率(internal?quantum?efficiency)。內(nèi) 部量子效率是由外延膜的發(fā)光層所產(chǎn)生的光的效率，最理想狀態(tài)為100％； 而外部量子效率是指由發(fā)光層所產(chǎn)生的光有效地輸出LED的比率。

為了有效地提高LED的外部量子效率，本領(lǐng)域技術(shù)人員經(jīng)常使用圖案 化基板(patterned?substrate)作為外延的基板。參考圖6，從外延膜的發(fā)光層 中產(chǎn)生而大致沿著膜平面行進(jìn)的光，可經(jīng)由圖案化基板的結(jié)構(gòu)所造成的全 反射效應(yīng)，被導(dǎo)向垂直于膜平面的出光方向，因而提高了光提取效率。

然而，參考現(xiàn)有技術(shù)圖5A至5D，由于圖案化基板41具有兩個(gè)可供外 延膜生長的表面(40、40’)，以C-plane藍(lán)寶石基板的六方晶系的單晶結(jié)構(gòu)而 言，外延膜主要沿著C-plane藍(lán)寶石的(0001)晶面(米勒指數(shù))生長，在其它 晶面則幾乎不會生長。當(dāng)使用圖案化基板41結(jié)合橫向外延生長技術(shù)(lateral? epitaxial?growth)生長外延膜時(shí)，外延膜42’的橫向生長，經(jīng)常會在凹槽頂部 造成空隙缺陷48。光到達(dá)這些宏觀的空隙缺陷時(shí)，會因其不規(guī)則的形狀而 散射，因而影響全反射效應(yīng)，進(jìn)而影響LED的外部量子效率。

此外，由于經(jīng)由圖案化基板的結(jié)構(gòu)而造成的全反射效應(yīng)，隨著圖案化 基板中可供全反射表面的增加而增加，因此，如果使生長平臺以外的凸部 區(qū)域增加，例如通過凸部相連而使全反射的有效表面積增加，元件效率將 會顯著的增加。

因此，需要一種具有主要生長平臺以避免空隙缺陷產(chǎn)生，以及在生長 平臺以外的凸部有效表面積增加的圖案化基板。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于制造發(fā)光元件的基板，其具有 改良的表面結(jié)構(gòu)，可提供主要生長平臺，以避免空隙缺陷產(chǎn)生，同時(shí)，在 生長平臺以外的凸部有效表面積增加，可有效提高全反射效應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明，一種用于制造發(fā)光元件的基板，包括：至少一個(gè)平臺區(qū)， 具有外延生長的第一長晶方向的平面；以及多個(gè)連續(xù)的凸部，圍繞該平臺 區(qū)而彼此連接，以使該平臺區(qū)與另一平臺區(qū)隔離，其中所述多個(gè)連續(xù)的凸 部不包含所述平臺區(qū)，并且該多個(gè)連續(xù)的凸部的晶面方向大致上不包含該 第一長晶方向的平面，其中該平臺區(qū)與該凸部的晶面方向皆不包含連續(xù)性 的長晶平面，且所述多個(gè)連續(xù)的凸部的表面為平坦表面。

根據(jù)本發(fā)明的另一方案，該第一長晶方向的平面為C-plane藍(lán)寶石的 (0001)晶面方向。

根據(jù)本發(fā)明的另一方案，該基板由藍(lán)寶石或含硅的材料所制成。

根據(jù)本發(fā)明，一種發(fā)光元件，包括：基板，包括至少一個(gè)平臺區(qū)，具 有外延生長的第一長晶方向的平面；以及多個(gè)連續(xù)的凸部，圍繞該平臺區(qū) 而彼此連接，以使該平臺區(qū)與另一平臺區(qū)隔離，其中所述多個(gè)連續(xù)的凸部 不包含所述平臺區(qū)，并且該多個(gè)連續(xù)的凸部的晶面方向大致上不包含該第 一長晶方向的平面，其中該平臺區(qū)與該凸部的晶面方向皆不包含連續(xù)性的 長晶平面，且所述多個(gè)連續(xù)的凸部的表面為平坦表面；外延堆疊結(jié)構(gòu)，疊 置在該基板上，沿疊置方向依次包括第一半導(dǎo)體層、發(fā)光層、及第二半導(dǎo) 體層，其中該第一半導(dǎo)體層包括未被該發(fā)光層及該第二半導(dǎo)體層覆蓋的第 一部分；第一電極，與該第一半導(dǎo)體層的該第一部分相連接；以及第二電 極，與該第二半導(dǎo)體層相連接，且與該第一電極電分離。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，該第一半導(dǎo)體層為n型半導(dǎo)體，且該第二半 導(dǎo)體層為p型半導(dǎo)體。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種用于制造發(fā)光元件的基板，包 括：