[實用新型]LED襯底結構

有效

• 申請號: 201420859524.1
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN204289499U
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 張昊翔;丁海生;李東昇;江忠永
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司;杭州士蘭明芯科技有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22
• 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

本實用新型涉及半導體光電芯片制造技術領域，特別涉及一種LED襯底結構。

背景技術

隨著人們生活水平的提高，環保意識的增強，對家居環境、休閑和舒適度追求的不斷提高。燈具燈飾也逐漸由單純的照明功能轉向裝飾和照明共存的局面，具有照明和裝飾雙重優勢的固態冷光源LED取代傳統光源進入人們的日常生活成為必然之勢。

GaN基LED自從20世紀90年代初商業化以來，經過二十幾年的發展，其結構已趨于成熟和完善，已能夠滿足人們現階段對燈具裝飾的需求；但要完全取代傳統光源進入照明領域，發光亮度的提高卻是LED行業科研工作者永無止境的追求。在內量子效率(已接近100％)可提高的空間有限的前提下，LED行業的科研工作者把目光轉向了外量子效率，提出了可提高光提取率的多種技術方案和方法，例如圖形化襯底技術、側壁粗化技術、DBR技術、優化電極結構、在襯底或透明導電膜上制作二維光子晶體等。其中圖形化襯底技術最具成效，尤其是2010年以來，在政府各種政策的激勵和推動下，無論是錐狀結構的干法圖形化襯底技術還是金字塔形狀的濕法圖形化襯底技術都得到了飛速的發展，其工藝已經非常成熟，并于2012年完全取代了平襯底，成為LED芯片的主流襯底，使LED的晶體結構和發光亮度都得到了革命性的提高。

圖形化襯底技術是利用PSS圖形將從發光區射向襯底的光通過不同面反射回去，提高光的逸出概率，提高芯片的出光效率。但是，對于倒裝芯片而言，就不需要將光反射回去，而是需要盡可能多的光透射穿過襯底。

相比正裝LED芯片，倒裝芯片可以解決散熱難的問題，商業化的LED芯片大多生長在藍寶石襯底上，然后將其固定在封裝支架上，這樣的LED芯片主要通過傳導散熱，而藍寶石襯底由于較厚，所以熱量難于導出，熱量聚集在芯片會影響芯片可靠性，增加光衰和減少芯片壽命；解決光效低的問題，電極擋光，會減少芯片的出光，電流擁擠會增加芯片的電壓，這些都會降低芯片的光效；解決封裝復雜的問題，單個LED芯片的電壓為3V左右，因此需要變壓或者將將其串聯，這些都增加了封裝和應用的難度，工藝難度加大，使整個芯片的可靠性變差。

有如此之多優勢的倒裝結構將成為未來能大幅提高LED發光亮度的最有前途的GaN基LED的結構，然而倒裝結構的LED芯片是在N面(也即反面)出光的，由于藍寶石的折射率低于氮化鎵的折射率，所以外延層射出來的光會在藍寶石和襯底界面上發生反射，導致較多的光不能出來，減少出光效率，為了解決這一問題，有必要設計一種圖形化襯底，減少從外延層射向襯底的光的反射，增加其透射，提高出光效率。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種LED襯底結構，以解決現有的倒裝LED芯片出光效率較低的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種LED襯底結構，所述LED襯底結構包括：襯底；形成于所述襯底中的多個第一GaN結構；形成于多個第一GaN結構上的多個第二GaN結構；形成于所述襯底表面的多個第三GaN結構，所述多個第三GaN結構與所述多個第二GaN結構間隔排布；以及覆蓋所述多個第二GaN結構及多個第三GaN結構的AlGaN層；其中，每個第一GaN結構及每個第二GaN結構的材料均為多晶GaN，每個第三GaN結構的材料為單晶GaN。

可選的，在所述的LED襯底結構中，每個第一GaN結構的剖面形狀為三角形或者倒梯形。

可選的，在所述的LED襯底結構中，每個第一GaN結構的剖面形狀為倒等腰三角形或者倒等腰梯形。

可選的，在所述的LED襯底結構中，每個第二GaN結構的剖面形狀為倒梯形，每個第三GaN結構的剖面形狀為正梯形。

可選的，在所述的LED襯底結構中，多個第一GaN結構、多個第二GaN結構及多個第三GaN結構均呈周期性陣列排布。

可選的，在所述的LED襯底結構中，多個第二GaN結構的頂面與多個第三GaN結構的頂面齊平。

可選的，在所述的LED襯底結構中，所述AlGaN層的截面寬度與所述襯底的截面寬度相同。

在本實用新型提供的LED襯底結構中，第一GaN結構及第二GaN結構能夠增加光的透射，從而可提高倒裝LED芯片的出光效率，進而提高倒裝LED芯片的發光亮度；第三GaN結構具有聚光作用，從而可提高倒裝LED芯片的軸向發光亮度；此外，AlGaN層能夠抑制第二GaN結構及第三GaN結構中的缺陷向外延伸，減少后續結構中的缺陷，進一步的，AlGaN層還能夠提高倒裝LED芯片的抗擊穿能力，有利于倒裝LED芯片性能及可靠性的提高。

附圖說明