[发明专利]磊晶基板、其制造方法及发光二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种磊晶基板，特别是指一种具有不规则图案的发光二极管磊晶基板。

背景技术

发光二极管(light emitting diode，简称为LED)是目前最重要的照明技术之一，其亮度与发光效率的提升一直是各界的发展重点。就发光二极管的磊晶技术而言，图案化磊晶基板(patterned epitaxial substrate)可有效提升发光二极管的磊晶质量并增进其出光效率，是目前较常见的发光二极管磊晶基板。

以中国台湾公告号第M420049号专利为例，该专利提出一种图案化蓝宝石基板(patterned sapphire substrate，简称为PSS)，该图案化蓝宝石基板的表面形成多个大小一致的角锥，且各个角锥之间是以等间距的方式排列，以期提升发光二极管(蓝光)的出光效率。与未经图案化处理的蓝宝石基板相比，表面经图案化处理的蓝宝石基板确实能提升发光二极管的出光效率，但是过去的图案化蓝宝石基板的表面图案(如前述的角锥)均为相同尺寸，此种规则图案化的表面结构只能有限度地提升发光二极管出光效率。

此外，过去制作图案化蓝宝石基板的方法大多是先通过黄光微影技术(photolithography)在未图案化的蓝宝石基板表面产生图案化的蚀刻屏蔽(etching mask)，再通过蚀刻技术通过蚀刻屏蔽在蓝宝石基板的表面蚀刻出预定的结构图案(如前述的角锥)。一般而言，上述黄光微影技术是透过整面曝光式的曝光机或分区曝光式的步进式曝光机(stepper)进行蚀刻屏蔽的图形界定，但是整面曝光式的曝光机不能界定尺寸差异过大的形状图案，因此无法同时定义出微米等级与纳米等级的结构图案；而步进式曝光机则会在基板表面分区依序定义出相同的图案，较不适合用于制作不同图形的制程。因此，根据上述黄光微影技术的制程特性，会限制图案化蓝宝石基板的图案设计及制程技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磊晶基板、该磊晶基板的制造方法及使用该磊晶基板的发光二极管。本发明的磊晶基板可解决过去规则图案化磊晶基板对于发光二极管亮度提升有限的问题，且该磊晶基板的制造方法可解决过去规则图案化蓝宝石基板的图案设计及制程技术的限制。

本发明磊晶基板，包含一本体，该本体具有相反的一第一表面及一第二表面。该本体的第一表面形成多个凸起部，所述凸起部彼此不相接，且每一凸起部及其相邻凸起部的尺寸为至少部分相互差异。

其中，所述凸起部呈圆锥结构或多边形角锥结构。

较佳地，所述凸起部的对称中心间距相等或至少部分不等。

较佳地，所述凸起部的高度范围为0.2至2微米，底面的直径或边长的长度范围为0.2至4.8微米，且所述凸起部的对称中心的间距范围为0.5至5微米。

进一步来说，所述凸起部的尺寸差异主要在于底面的直径或边长的长度，且所述凸起部的形状是由下而上渐缩。

较佳地，该磊晶基板的本体的材质选自氧化铝、碳化硅、氮化镓、硅及其群组。

较佳地，所述凸起部是以每三个相邻凸起部的对称中心连线呈正三角形的方式排列。

或者是，所述凸起部是由其中一凸起部于内，其周围的邻近六个凸起部概呈六边形的方式排列。

另一方面，本发明的制造方法适用于制作上述磊晶基板，并包含以下步骤：(A)制备一模仁及一未加工的磊晶基板，该未加工的磊晶基板具有一第一表面，该模仁的一表面凹陷形成多个间隔排列的凹部；(B)设置一可图案层于该未加工的磊晶基板的本体的第一表面，并通过该模仁压印于该可图案层，使该可图案层于对应该模仁的凹部处分别形成一凸起的抗蚀刻结构；及(C)对该磊晶基板的本体的第一表面进行蚀刻，而使该磊晶基板的本体的第一表面对应所述抗蚀刻结构处分别形成所述凸起部。

较佳地，该可图案层是采用照光固化或加热固化的材料，于步骤(C)的蚀刻加工是采用干蚀刻技术，且步骤(C)之后还包含一步骤(D)：去除该可图案层。

进一步来说，本发明还提出一种发光二极管，该发光二极管包含一如前述的磊晶基板、一缓冲层、一第一型半导体层、一半导体发光层及一第二型半导体层及两电极。该缓冲层设置于该磊晶基板的本体的第一表面。该第一型半导体层设置于该缓冲层相反于该磊晶基板的一表面。该半导体发光层设置于该第一型半导体层相反于该缓冲层的一表面，主要材质与该第一型半导体层相同。该第二型半导体层设置于该半导体发光层相反于该第一型半导体层的一表面，主要材质相同于该第一型半导体层及该半导体发光层，且电性与该第一型半导体层相异。所述电极分别设置于该第一型半导体层与该第二型半导体层，供与外部电源形成电性连接