[实用新型]一种多复合层图形化蓝宝石衬底

说明书

本实用新型公开了一种多复合层图形化蓝宝石衬底，包括使用AL₂O₃材料制成的衬底，衬底的顶部铺设有ALN材料制成的薄膜，薄膜的顶部设有多个经过黄光和刻蚀形成的圆锥体，圆锥体包括上下分层的SiO₂部和ALN部，且SiO₂部位于ALN部的上方；设光线在薄膜中的波长为λ，薄膜的厚度为h，那么薄膜的厚度h≥λ/4；本实用新型设置的AlN薄膜可增加光线正面出光率，进一步提高光效，并解决了蓝宝石和GaN之间因较大的晶格失配而导致的应变，提高了外延生长质量；本实用新型中的SiO₂结构有利于GaN生长过程中衬底C面和图形斜面的表面势能差值的提高，能有效地阻挡穿透位错往上延伸，改善量子阱发光区的晶体质量，提升了LED的内量子效率。

技术领域

本实用新型涉及发光二极管领域，尤其涉及一种多复合层图形化蓝宝石衬底。

背景技术

GaN作为第三代半导体，是国内外研究的热点，蓝宝石作为异质外延GaN的衬底材料，具有良好的物理性质和化学性质，其生产技术成熟，机械强度高，易于处理，是目前异质外延GaN应用最广泛的材料之一。但是在蓝宝石上直接沉积时，由于衬底与GaN晶格失配过大，沉积出的GaN薄膜应变较大，外延缺陷严重，量子阱质量下降，导致漏电严重。而AlN薄膜2与GaN晶格配度好，能提高GaN生长质量，使外延光学性能变好。AlN属Ⅲ-Ⅴ族化合物绝缘材料，具有高熔点、高硬度、低热膨胀系数和良好的光学性能等特点，可作为蓝宝石晶圆与GaN之间的缓冲层，提高外延制备质量。

目前图形化蓝宝石衬底都存在出光率不高的情况，大部分光被限制在LED芯片内，现多数研究是通过改变器件中的光回路来提高光提取效率，结构单一且效果不佳。

SiO₂具有绝热性好，光透过率高，抗腐蚀能力强，良好的介电性质等特点，有极其稳定的化学性质，这些优良的特性在半导体领域具有巨大的应用潜力，若将其作为蓝宝石衬底上微图形的主要材料，能有效提高光提取效率。本实用新型提出一种采用SiO2和ALN薄膜在蓝宝石晶圆上制成的多复合层图形化蓝宝石衬底结构。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种多复合层图形化蓝宝石衬底。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种多复合层图形化蓝宝石衬底，包括使用AL₂O₃材料制成的衬底，所述衬底的顶部铺设有ALN材料制成的薄膜，所述薄膜的顶部设有多个经过黄光和刻蚀形成的圆锥体，所述圆锥体包括上下分层的SiO₂部和ALN部，且所述SiO₂部位于所述ALN部的上方；设光线在薄膜中的波长为λ，所述薄膜的厚度为h，那么所述薄膜的厚度h≥λ/4。

优选的，所述薄膜的顶部设置有N-GaN层。

优选的，所述N-GaN层的顶部设置有源区。

优选的，所述有源区的顶部设置有P-GaN层。

优选的，所述N-GaN层的顶部连接有N型电极。

优选的，所述P-GaN层的顶部连接有P型电极。

本实用新型的有益效果为：