[實用新型]一種圖形化襯底及發光二極管

有效

• 申請號: 202220798681.0
• 申請日: 2022-04-08
• 公開（公告）號: CN217468469U
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 周宏敏;李政鴻;林兓兓
• 申請（專利權）人: 安徽三安光電有限公司
• 主分類號: H01L33/22
• 分類號: H01L33/22;H01L33/46
• 代理公司: 北京漢之知識產權代理事務所(普通合伙) 11479
• 代理人: 高園園

本實用新型公開了一種圖形化襯底及發光二極管，該圖形化襯底包括襯底以及位于襯底的表面的若干個間隔分布的圖形結構，圖形結構包括形成于襯底表面的第一部分以及形成第一部分上方的第二部分；第一部分自襯底的表面延伸形成高于襯底的表面的凸臺，且第一部分的表面形成有凹陷結構；第二部分位于第一部分上方，并且填充第一部分的凹陷結構。本實用新型能夠減小生長于圖形化襯底頂端的外延層內的線缺陷，提高LED的光提取效率。

技術領域

本實用新型涉及半導體器件技術領域，具體涉及一種圖形化襯底及發光二極管。

背景技術

發光二極管(LED，Light Emitting Diode)是一種半導體固體發光器件，其利用半導體PN結作為發光材料，可以直接將電轉換為光。以氮化鎵為代表的Ⅲ族氮化物是直接帶隙的寬禁帶半導體材料，具有電子飄移飽和速度高，熱導率好、強化學鍵、耐高溫以及抗腐蝕等優良性能。其三元合金銦鎵氮(InGaN)帶隙從0.7eV氮化銦(InN)到3.4eV氮化鎵(GaN)連續可調，發光波長覆蓋了可見光和近紫外光的整個區域。以InGaN/GaN多量子阱為有源層的發光二極管具有高效、環保、節能、壽命長等顯著特點，被認為是最有潛力進入普通照明領域的一種新型固態冷光源。

但是，由于GaN單晶材料制備非常困難，又很難找到與GaN晶格匹配的襯底材料，目前99％以上的GaN基LED器件均是通過異質外延生長獲得的。制備GaN基LED器件一般采用藍寶石作為襯底材料，藍寶石與GaN材料的晶格常數相差約15％，同時也存在嚴重的熱失配問題，導致在藍寶石襯底上生長的氮化物材料的晶體質量差，位錯密度達到108～1010cm^-2，從而影響器件的使用壽命和發光效率。氮化物與藍寶石材料的折射率之差容易使光的全反射受到限制，造成LED內部大約75％的光被限制在器件內部不能出射，最終形成熱量散失掉，因此，如何進提高以藍寶石為襯底的GaN基LED器件的發光效率，成為制約LED發展的關鍵問題。

現有技術中采用圖形化襯底制備GaN基LED器件。并且，為了提高光提取效率，一般會在圖形化襯底的圖形頂部設置一層低折射率材料層，以提高光萃取效率。例如，圖形化襯底的圖形頂部的材料為二氧化硅，底部材料為藍寶石，當光遇到圖形頂端的SiO₂容易產生全反射，光萃取效率能夠得到提高。但是，由于二氧化硅的表面無法生長外延材料，導致生長于圖形頂部的外延層內容易產生嚴重的線缺陷，在一定程度上制約了LED的光提取效率。

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種圖形化襯底及發光二極管，以消除生長于圖形化襯底頂端的外延層內的線缺陷，提高LED的光提取效率。

為了實現上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種圖形化襯底，包括襯底以及位于襯底的表面的若干個間隔分布的圖形結構，圖形結構包括：

第一部分，自襯底的表面延伸形成高于襯底的表面的凸臺，且第一部分的表面形成有凹陷結構；

第二部分，位于第一部分上方，并且填充第一部分的凹陷結構。

可選地，凹陷結構包括凹陷邊沿以及凹陷中心，由凹陷邊沿至凹陷中心，第一部分在垂直襯底的表面的方向上的高度逐漸遞減。

可選地，凹陷結構為半球形凹陷或半橢圓形凹陷。

可選地，凹陷邊沿距離襯底的表面的垂直距離介于0.3μm～1.4μm。

可選地，凹陷中心距離襯底的表面的垂直距離介于0.01μm～0.3μm。

可選地，圖形結構距離襯底的表面的垂直距離介于1.4μm～2.4μm。

可選地，圖形結構還包括：

反射層，設置于第一部分和第二部分的之間。

可選地，圖形結構形成為直徑自圖形結構的底部向頂部逐漸遞減的錐臺結構或錐形結構。