[實用新型]LED外延片

有效

• 申請號: 201220325566.8
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN202633369U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 高耀輝;張昊翔;封飛飛;金豫浙;萬遠濤;李東昇;江忠永
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭明芯科技有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/10
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本實用新型涉及發光二級管(LED)制造領域，特別是涉及一種LED外延片。

背景技術

無機半導體材料，如氮化鎵基材料、磷化鎵基材料和鎵氮磷基材料等無機材料，可以通過摻入其它元素(銦或者鋁)來實現藍光、綠光或紫外光的發光二極管(light?emitting?diode，簡稱LED)，因此在顯示、照明和存儲等領域有非常廣泛的應用。從上世紀30年代開始，人們就開始了對無機半導體材料的廣泛研究，尤其是在90年代初，人們發現了利用低溫生長的無機半導體材料成核層可以很大程度提高無機半導體材料外延層的晶格質量，而由此制作出了高亮度的LED器件。

目前雖然無機半導體材料的LED產品取得了很大的進展，但仍有一些關鍵問題有待解決：首先是無法為外延層提供合適的襯底，這樣在外延層異質外延生長的過程中會導致晶格不匹配，熱不匹配等問題，并且伴隨著較大的位錯缺陷密度，針對這個問題，有人采用橫向外延生長技術(Lateral?Epitaxial?Over?grown，簡稱ELOG技術)來生長高質量的氮化物外延膜；另外一個問題就是LED發光提取效率。由于無機半導體材料和空氣的折射率相差較大，導致二者界面的全反射臨界只有23°左右，因此，由有源層發出的光被大部分被全反射回外延層，這樣經過多次的內部反射和有源層對反射光的再吸收過程，出光效率大大降低，目前，為了提高發光效率，一些人對LED的發光面進行粗糙化，即利用激光輻照，腐蝕或刻蝕的辦法使得表面形成粗糙層，從而提高出光效率。

另外，在目前的LED市場上，由于傳統的平面電極結構的LED芯片中存著電流擁擠效應和發光面積小的問題，垂直電極結構的LED芯片成為主流解決方案之一。為了實現這種垂直結構，需要復雜且昂貴的紫外激光剝離設備來實現襯底與外延片的分離。但是由于在襯底上生長的無機半導體材料外延層存在較大的晶格常數和熱膨脹系數不匹配，因此，在激光剝離過程當中會產生局部的巨大的機械應力，導致激光剝離面凹凸不平，并伴隨著裂紋的出現。并且由于激光脈沖引起的次聲波效應使得大量應力集中在芯片內部，從而會導致制作LED芯片有較大的漏電流。

綜上所述，在目前的LED產品中仍然存在著外延層晶格質量低，出光效率弱，以及在垂直結構的LED產品中，激光剝離設備價格昂貴和剝離面的質量差等問題，雖然有一些方法可以單一解決上述問題，但不能同時改善上述三個問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于，提供一種LED外延片，可以同時解決上述三個問題，即能夠提高外延層晶格質量，改善平面結構的LED芯片出光效率，同時針對垂直結構的LED芯片，避免了使用價格昂貴的激光剝離設備，并且使剝離面的質量得到保證。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種LED外延片，包括：

襯底；

圖形層，所述圖形層具有納米凸起圖形，所述納米凸起圖形之間具有空隙間隔，所述圖形層設置于所述襯底上；

外延層，所述外延層設置在所述圖形層上。

進一步的，所述納米凸起圖形的橫截面形狀為三角形、多邊形或圓形。

進一步的，所述納米凸起圖形的寬度為0.05um-0.8um，高度為1um-10um，所述納米凸起圖形之間的空隙間隔的寬度為0.5um-5um。

進一步的，所述納米凸起圖形的頂部具有平臺。

進一步的，所述襯底為藍寶石襯底、碳化硅襯底、硅襯底、氮化鎵襯底或氧化鋅襯底。

進一步的，所述外延層的材料包括氮化鎵基材料、磷化鎵基材料、鎵氮磷基材料及氧化鋅基材料中的一種或幾種的組合。

進一步的，所述LED外延片設置于制備平面結構LED芯片、不需要剝離的垂直結構LED芯片或需要剝離的垂直結構LED芯片中。

進一步的，所述LED外延片設置于制備平面結構LED芯片或不需要剝離的垂直結構LED芯片中，所述圖形層的材料包含碳化硅、氮化鎵、氧化鋅、硫化鋅、氧化鎂、二氧化鈦及氧化鋁的一種或幾種的組合。

進一步的，所述LED外延片設置于制備需要剝離的垂直結構LED芯片中，所述圖形層的材料包含氧化鋅、硫化鋅及氧化鎂的一種或幾種的組合。

與現有技術相比，本實用新型提供的LED外延片具有以下優點：