[發(fā)明專利]外延片、外延片的制備方法和發(fā)光二極管芯片

在審

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• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114784162A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鵬;蘭葉
• 申請（專利權(quán)）人: 華燦光電（浙江）有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/00
• 代理公司: 北京三高永信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 呂耀萍

本公開提供了一種外延片、外延片的制備方法和發(fā)光二極管芯片，屬于光電子制造技術(shù)領(lǐng)域。該外延片包括藍(lán)寶石襯底和外延層，所述外延層位于所述藍(lán)寶石襯底的表面；所述藍(lán)寶石襯底靠近所述外延層的表面具有多個凸起結(jié)構(gòu)，多個所述凸起結(jié)構(gòu)間隔排布，所述凸起結(jié)構(gòu)的折射率位于所述藍(lán)寶石襯底的折射率和所述外延層的折射率之間。本公開能改善因光子在藍(lán)寶石襯底和外延層的交界處形成全反射，而導(dǎo)致光子無法逃逸的問題，提升發(fā)光二極管的發(fā)光效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及光電子制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種外延片、外延片的制備方法和發(fā)光二極管芯片。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱：LED)作為光電子產(chǎn)業(yè)中極具影響力的新產(chǎn)品，具有體積小、使用壽命長、顏色豐富多彩、能耗低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于照明、顯示屏、信號燈、背光源、玩具等領(lǐng)域。LED的核心結(jié)構(gòu)是外延片，外延片的制作對LED的光電特性有著較大的影響。

相關(guān)技術(shù)中，GaN基LED通常包括藍(lán)寶石襯底、以及層疊在藍(lán)寶石襯底上的外延層，生長在藍(lán)寶石襯底上的外延層的材料通常為GaN。

然而，由于藍(lán)寶石襯底的折射率為1.77，而GaN材料的折射率為2.45，兩者折射率相差較大，會導(dǎo)致較多的光子在藍(lán)寶石襯底和外延層的交接界面處形成全反射，從而讓大量的光子無法順利逃逸，造成發(fā)光二極管的光效下降的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本公開實(shí)施例提供了一種外延片、外延片的制備方法和發(fā)光二極管芯片，能改善因光子在藍(lán)寶石襯底和外延層的交界處形成全反射，而導(dǎo)致光子無法逃逸的問題，提升發(fā)光二極管的發(fā)光效率。所述技術(shù)方案如下：

本公開實(shí)施例提供了一種外延片，所述外延片包括藍(lán)寶石襯底和外延層，所述外延層位于所述藍(lán)寶石襯底的表面；所述藍(lán)寶石襯底靠近所述外延層的表面具有多個凸起結(jié)構(gòu)，多個所述凸起結(jié)構(gòu)間隔排布，所述凸起結(jié)構(gòu)的折射率位于所述藍(lán)寶石襯底的折射率和所述外延層的折射率之間。

在本公開實(shí)施例的一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述凸起結(jié)構(gòu)的制作材料為氮化硅；或者，所述凸起結(jié)構(gòu)的制作材料為氮氧化硅和氮化硅。

在本公開實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述凸起結(jié)構(gòu)包括圓柱狀凸起。

在本公開實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述凸起結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離所述藍(lán)寶石襯底的端面具有凹孔，所述凹孔內(nèi)填充有氧化鋁材料層。

在本公開實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述凸起結(jié)構(gòu)包括多個同心分布的環(huán)狀凸起，所述環(huán)狀凸起具有多個隔斷槽，多個所述隔斷槽沿所述環(huán)狀凸起的周向間隔排布；所述隔斷槽由所述環(huán)狀凸起遠(yuǎn)離所述藍(lán)寶石襯底的端面延伸至所述藍(lán)寶石襯底的表面。

在本公開實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述藍(lán)寶石襯底呈圓形，所述環(huán)狀凸起與所述藍(lán)寶石襯底同心分布。

在本公開實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述藍(lán)寶石襯底的表面還具有多個錐形凸起，在平行于所述藍(lán)寶石襯底靠近所述外延層的表面的至少一個方向上，所述錐形凸起與所述凸起結(jié)構(gòu)交替排布。

本公開實(shí)施例了一種藍(lán)寶石襯底的制備方法，所述制備方法包括：

提供一藍(lán)寶石襯底；

在所述藍(lán)寶石襯底用于外延生長的表面形成多個凸起結(jié)構(gòu)，多個所述凸起結(jié)構(gòu)間隔排布，所述凸起結(jié)構(gòu)的折射率位于所述藍(lán)寶石襯底的折射率和外延層的折射率之間；

在所述藍(lán)寶石襯底上外延生長外延層。

在本公開實(shí)施例的另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述在所述藍(lán)寶石襯底用于外延生長的表面形成多個凸起結(jié)構(gòu)包括：在所述藍(lán)寶石襯底的表面沉積氮化硅層；刻蝕所述氮化硅層形成所述凸起結(jié)構(gòu)。

本公開實(shí)施例提供了一種發(fā)光二極管芯片，所述發(fā)光二極管芯片包括如前文所述的外延片。