[实用新型]一种蓝宝石LED图形衬底

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种蓝宝石LED图形衬底。

背景技术

对于传统蓝宝石LED图形衬底来说，在外延过程中，容易在PSS衬底的包侧壁结晶，生长各个晶向的外延材料，降低了外延层的晶格质量，从而增加缺陷密度，严重影响到LED的内量子效率；而传统DBR层蒸镀在芯片背面，增加了芯片段的工艺流程和复杂性。

发明内容

 本实用新型的目的是针对现有DBR背镀技术中的LED芯片出光率稍低的问题，提供一种更多出光的新型图形化衬底。

为达到以上目的，本实用新型提供了一种蓝宝石LED图形衬底，包括蓝宝石衬底、沉积在所述的蓝宝石衬底上的分布布拉格反射镜DBR层、沉积于所述的分布布拉格反射镜DBR层上方的GaN层，所述的分布布拉格反射镜DBR层由多层周期结构的薄膜构成并刻蚀形成有柱状图形阵列，所述的图形阵列露出于所述的GaN层的上表面。由于频率落在能隙范围内的电磁波无法穿透，该DBR的反射率可达99%以上。它没有金属反射镜的吸收问题，可以透过改变材料的折射率或厚度来调整能隙位置，覆盖反射光范围为绝大部分可见光。

作为进一步优化方案，所述的分布布拉格反射镜DBR层的每层薄膜的光学厚度为中心反射波长的1/4。

作为进一步优化方案，所述的分布布拉格反射镜DBR层的周期数为5 至7之间，对LED发射率最大可到99.5%以上。

作为进一步优化方案，所述的分布布拉格反射镜DBR层由两种半导体材料相互间隔层叠构成，调整两种材料的折射率差值及膜层厚度以覆盖波长范围为380 nm到700 nm。

作为进一步优化方案，所述的分布布拉格反射镜DBR层包括SiO₂/TiO₂结构或SiO₂/MgO结构。

作为进一步优化方案，所述的柱状图形阵列包括三棱柱、四棱柱、六棱柱，需要指出的是，本实用新型包括但不局限于上述图形，不同图形配合不同的外延工艺，可以达到最大程度上的出光效率的目的。

作为进一步优化方案，所述的柱状图形阵列的间隙范围为0.2～0.4 um，图形高度为1.4～1.6 um。

与现有LED芯片背镀DBR技术相比，本实用新型的蓝宝石LED图形衬底实际上为在蓝宝石衬底上预先沉积DBR反射层的新型图形衬底，相比传统背镀DBR有更加明显的优势，不仅能有效提高光取出效率，而且能优化外延层的横向生长方式，提高外延材料的晶格质量，具有非常实用的商业价值。简单的改变DBR层的所处位置，无需另外增加任何芯片工艺，与现有的芯片工艺完全兼容。

附图说明

图1为根据本实用新型的蓝宝石LED图形衬底的剖面结构示意图；

图2为根据本实用新型的蓝宝石LED图形衬底的实施例一的示意图；

图3为根据本实用新型的蓝宝石LED图形衬底的实施例二的示意图；

图4为根据本实用新型的蓝宝石LED图形衬底的实施例三的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见附图1至附图4所示，一种蓝宝石LED图形衬底，包括蓝宝石衬底、沉积在蓝宝石衬底上的分布布拉格反射镜DBR层、沉积于分布布拉格反射镜DBR层上方的GaN层，分布布拉格反射镜DBR层的每层薄膜的光学厚度为中心反射波长的1/4，周期数为5 至7之间，对LED发射率最大可到99.5%以上。

分布布拉格反射镜DBR层由多层周期结构的薄膜构成并刻蚀形成有柱状图形阵列，图形阵列露出于GaN层的上表面。由于频率落在能隙范围内的电磁波无法穿透，该DBR的反射率可达99%以上。它没有金属反射镜的吸收问题，可以透过改变材料的折射率或厚度来调整能隙位置，覆盖反射光范围为绝大部分可见光。

 在平片蓝宝石衬底表面上沉积DBR，可以是由两种半导体材料相互间隔层叠构成，材料为SiO₂/TiO₂或SiO₂/MgO的周期结构薄膜，通过调整材料为SiO₂/TiO₂或SiO₂/MgO(等其他搭配的)两种材料的折射率差值及厚度，覆盖波长范围为380 nm到700 nm。