一种图形化衬底及具有其的LED的制作方法

一种图形化衬底及具有其的led
技术领域
1.本实用新型涉一种图形化衬底及具有其的led，尤其涉及一种生长位错密度低、出光率高的图形化衬底及具有其的led。


背景技术：

2.图形化衬底是在一平面衬底上利用光罩，刻蚀等工艺，形成具有图形化表面的衬底，图形化衬底一方面能够有效的降低外延结构层的位错密度，提高外延材料的晶体质量，进而提高发光二极管的内量子发光效率；另一方面，图形化结构增加的光的散射，提升外量子效率。
3.现有的图形化衬底中，如图1所示，在衬底1’上生长凸起阵列2，虚线框a所示，c面(相邻图形间底座间隙)上生长的外延层晶格质量较差；其次为了得到较好的取光效果，希望获得底座和高度均较大的图案，而大底座图形的图案化衬底，c面过少，其上生长的外延层晶格质量进一步变差，且大底座图形的图案化衬底对光的散射降低，降低了外量子效率。
4.即在目前图形化衬底中，存在下述两个问题：
5.1.现有的图形化衬底中，c面(相邻图形间底座间隙)上生长的外延层晶格质量较差；
6.2.大底座图形的图案化衬底，c面(相邻图形间底座间隙)上生长的外延层晶格质量进一步变差，且大底座图形的图案化衬底间距减小对光的散射降低，出光率低，降低了外量子效率。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于改善外延层生长晶格质量差及出光效率低的问题。
8.为实现上述实用新型目的之一，本实用新型提供一种图形化衬底。
9.所述图形化衬底包括：
10.凸起阵列；以及
11.凹坑阵列；
12.其中，所述凹坑阵列于所述凸起阵列的c面相邻图形间底座间隙蚀刻而得。
13.作为可选的技术方案，所述凸起阵列中的任一个凸起的非c面的各个表面与所述凹坑阵列对应的各个凹坑均无缝平滑衔接。
14.作为可选的技术方案，所述凸起阵列周期性排列，且为相同大小的图案图形。
15.作为可选的技术方案，所述凹坑阵列的凹坑图案为具有倒三角锥型、倒尖锥形、倒多面体锥形或倒蒙古包型的孔洞型图案。
16.作为可选的技术方案，所述凹坑阵列的凹坑图形图案大小、高度、间距均相同。
17.作为可选的技术方案，所述凹坑阵列的高度不大于2μm。
18.作为可选的技术方案，所述图形化衬底为镀二氧化硅衬底。
19.本实用新型还提供一种led，包括上述任一项所述的图形化衬底。
20.与现有技术相比，本实用新型于图形化衬底的凸起阵列的c面相邻图形间底座间隙蚀刻出凹坑阵列，二次蚀刻的倒图形化凹坑可以增加外延层在c面(相邻图形间底座间隙)上生长时间，生成gan层厚度厚，应力得到释放，增加其上生长外延层晶格质量，且倒图形化凹坑侧壁是非极性面，能减少位错生成，降低位错密度，提高其上生长外延层晶格质量，尤其对镀sio2衬底，晶格质量改善明显；并且，二次蚀刻的倒图形化凹坑，能增加光反射，提升出光率，从而提升外量子效率，且对于大底宽、高深度图形图案衬底(大底宽，高深度具有较好的取光效果，光散射降低)，倒图形化凹坑设计也能提升晶格质量。
附图说明
21.图1是现有技术中图形化衬底的示意图；
22.图2是本实用新型图形化衬底的示意图；
23.图3是图2中图形化衬底的光路对比示意图；
24.图4是图2中图形化衬底的制备流程图。
具体实施方式
25.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施方式及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
26.下面详细描述本实用新型的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
27.为方便说明，本文使用表示空间相对位置的术语来进行描述，例如“上”、“下”、“后”、“前”等，用来描述附图中所示的一个单元或者特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的装置翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“上方”的单元将位于其他单元或特征“下方”或“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括下方和上方这两种空间方位。
28.图2是本实用新型图形化衬底的示意图，请参照图2。图形化衬底1包括凸起阵列2及凹坑阵列3,凹坑阵列3于凸起阵列2的c面相邻图形间底座间隙蚀刻而得，即凹坑阵列3的每一个凹坑位于凸起阵列2的其中两个凸起的c面之间，凹坑、凸起交错形成。图形化衬底1例如为氧化铝衬底，凸起阵列2例如为sio2/al2o3凸起。
29.如此，如图2所示，虚线框b处的c面小，而侧壁非极性，二次蚀刻的倒图形化凹坑可以增加外延层在c面(相邻图形间底座间隙)上生长时间，生成gan层厚度厚，应力得到释放，增加其上生长外延层晶格质量，且倒图形化凹坑侧壁是非极性面，能减少位错生成，降低位错密度，提高其上生长外延层晶格质量，尤其对镀sio2衬底，晶格质量改善明显。
30.并且，如图3所示的光路对比示意图，虚线箭头代表本实用新型的图形化衬底1的光路行进图，实线箭头代表现有技术中衬底1’的光路行进图，经由凹坑阵列3侧壁的非极性
面反射，大多数光线经由n-gan层4
→
mqw层5
→
p-gan层6反射到空气中，而由于gan中光子逃逸到空气中逃逸角23
°
，在现有技术中，很多光线经由衬底的c面反射后只在n-gan层之间传播，不能反射到空气中。即由于gan中光逃逸角为23
°
，二次蚀刻的倒图形化凹坑(如图3)，能增加光反射，提升出光率，从而提升外量子效率，且对于大底宽、高深度图形图案衬底(大底宽，高深度具有较好的取光效果，光散射降低)，倒图形化凹坑设计也能提升晶格质量。
31.于本实施例中，凸起阵列2中的任一个凸起的非c面的各个表面与凹坑阵列3对应的各个凹坑均无缝平滑衔接，也就是说，两者之间形成平滑曲面，不会形成曲度突变。
32.而为蚀刻控制方便，凸起阵列周期性排列，且为相同大小的图案图形；凹坑阵列的凹坑图形图案大小、高度、间距均相同。
33.凹坑阵列3的凹坑图案为具有倒三角锥型、倒尖锥形、倒多面体锥形或倒蒙古包型的孔洞型图案，并且凹坑阵列3的高度不大于2μm。
34.如图4所示，上述图形化衬底的制备方法包括：
35.步骤s1：提供一衬底；
36.步骤s2：于衬底上进行第一次蚀刻，得到具有第一图案的凸起的第一图形化衬底；
37.步骤s3：于第一图形化衬底的第一图案间c面相邻图形间底座间隙进行第二次蚀刻，得到具有第二图案的凹坑，形成具有第一图案及第二图案的第二图形化衬底。
38.于步骤s3中，第二图案的凹坑的深度不大于2μm。
39.于步骤s3中，凸起阵列中的任一个凸起的非c面的各个表面与凹坑阵列对应的各个凹坑均无缝平滑衔接。
40.本实用新型还提供一种led，包括上述任一项所述的图形化衬底。
41.综上所述，本实用新型于图形化衬底的凸起阵列的c面相邻图形间底座间隙蚀刻出凹坑阵列，二次蚀刻的倒图形化凹坑可以增加外延层在c面(相邻图形间底座间隙)上生长时间，生成gan层厚度厚，应力得到释放，增加其上生长外延层晶格质量，且倒图形化凹坑侧壁是非极性面，能减少位错生成，降低位错密度，提高其上生长外延层晶格质量，尤其对镀sio2衬底，晶格质量改善明显；并且，二次蚀刻的倒图形化凹坑，能增加光反射，提升出光率，从而提升外量子效率，且对于大底宽、高深度图形图案衬底(大底宽，高深度具有较好的取光效果，光散射降低)，倒图形化凹坑设计也能提升晶格质量。
42.应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
43.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。