[发明专利]图案化衬底及光电半导体元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种图案化衬底及光电半导体元件，特别涉及一种能够提升光电效能的图案化衬底及光电半导体元件。

背景技术

光电半导体元件，其已广泛地应用于人们的日常生活中的各项产品，举例如照明、车辆、显示装置、通讯产业或计算机等领域。

公知的光电半导体元件是在衬底的表面上设有多个微结构，而光电半导体元件的微结构图案形成了图案化结构衬底(PatternedStructuralSubstrate，PSS)，也称为图案化衬底，以下说明图案化衬底。

请参照图1A至图1C所示，其分别为公知不同实施例的复合式图案化蓝宝石衬底(hybridpatternedsapphiresubstrate，HPSS)400的结构示意图。

如图1A及图1B所示，公知技术制作的图案化蓝宝石衬底400因工艺上的限制，无法在衬底上制作出有序列的微米或纳米尺度的复合式结构，因此，图案化蓝宝石衬底400上的微结构图案410无法达到设定上的变化，同时在后续磊晶时需要平坦的区域方面也无法有效进行控制。另外，图案化蓝宝石衬底400也因工艺上的限制，会在衬底的表面上产生明显且交错的条状形式的田埂结构(crosslinestructures)420，此田埂结构420对于整个图案化蓝宝石衬底400应用于生产发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)时，不利于LED磊晶(epitaxy)材料成长，会导致所产出的LED或OLED的磊晶良率降低而提高生产成本，并且会大幅减少其发光效能。

另一方面，由于LED或OLED为了增加光萃取效能，在微结构图案410的部份都会要求最大的非平坦面积。然而，如图1C所示，公知工艺所制造出的图案化蓝宝石衬底400在凸起的微结构图案410上仅能再以细小凸起物430的方式增加粗糙化来降低整体的平坦部份的面积，但是，这种在微结构图案410上形成的细小凸起物430的结构实质上对增加光萃取效能的贡献相当有限。

因此，如何提供一种图案化衬底及光电半导体元件，能够提升生产良率及光萃取效能，而且可控制其出光形状与亮度，实为当前重要的课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的是提供一种能够提升生产良率及光萃取效能，并可控制其出光形状与亮度的图案化衬底及光电半导体元件。

为达上述目的，依据本发明的一种图案化衬底包括衬底、微结构以及纳米结构。衬底具有表面。微结构配置于衬底的表面。纳米结构形成于衬底的表面或微结构上，其中，纳米结构包含纳米凸起部或纳米凹陷部。

在一个实施例中，微结构凸出于表面或凹陷于表面，或其组合。

在一个实施例中，微结构的形状为三角形、矩形、圆形或多边形，或其组合。

在一个实施例中，纳米凸起部或纳米凹陷部形成于微结构上。

在一个实施例中，纳米凸起部或纳米凹陷部形成于微结构的周边。

在一个实施例中，纳米凸起部或纳米凹陷部的形状为三角形、矩形、或圆形，或其组合。

在一个实施例中，衬底的表面无田埂结构或条状结构。

在一个实施例中，衬底为蓝宝石衬底、硅衬底、碳化硅衬底、尖晶石衬底、高分子衬底、二氧化硅衬底、氮化硅衬底、氮化铝衬底、钻石衬底、或类钻碳衬底。

在一个实施例中，蓝宝石衬底为C面(0001)蓝宝石衬底。

为达上述目的，依据本发明的一种光电半导体元件包括上述实施例的其中任一种图案化衬底以及光电半导体单元，且光电半导体单元设置于图案化衬底上。

在一个实施例中，光电半导体元件为发光二极管、有机发光二极管、或太阳能电池。

在一个实施例中，光电半导体单元包括第一半导体层及第二半导体层依序设置于图案化衬底上。

在一个实施例中，第一半导体层为P型半导体层，第二半导体层为N型半导体层；或者第一半导体层为N型半导体层，第二半导体层为P型半导体层。

在一个实施例中，光电半导体元件为水平式、垂直式或覆晶式光电半导体元件。