CN202395020U - 发光二极管基板与发光二极管 - Google Patents

Abstract

本设计公开了一种发光二极管基板与发光二极管，其中的发光二极管基板为一蓝宝石基材，其特征在于这样的蓝宝石基材包括由多个角锥结构所构成的一表面，且每一角锥结构的底面具有多个锐角。单一角锥结构的每个锐角与相邻角锥结构的锐角互相接近，使上述表面中的平面面积适当集中，因此这种发光二极管基板有利于后续磊晶制程。

Description

发光二极管基板与发光二极管

一、技术领域

本创作是有关于一种发光二极管基板，且特别是有关于一种具有高的光萃取效率之发光二极管基板与使用此基板的发光二极管。 

二、背景技术

发光二极管是一种由化合物半导体制作而成的发光组件，其经由电子与电洞之结合，可将电能转换成光的形式释出。发光二极管属于冷发光，因此具有耗电量低、无预暖灯时间、组件寿命长、反应速度快等优点，再加上其体积小、耐冲击、适合量产，容易配合应用上的需求而可制成极小型式或数组式组件。 

为了使发光二极管在未来有更大的应用空间和前景，如何提高发光二极管的发光亮度是目前各界着重的研究之一。在理想的发光二极管中，当主动区内载子复合成光子后，这些光子若能全部辐射至外界，那这个发光二极管的发光效率也是百分之百，然而实际上主动区所产生的光子可能会因为各种损耗机制，无法百分之百传播到外界。 

目前为提升发光二极管的发光效率，已有使用具图案化的蓝宝石基材，例如图1所示的发光二极管基板100是一种蓝宝石基材102，其是由许多三角锥结构104所构成的表面106，以便散射由发光二极管射出的光线。而且为了增加发光效率，三角锥结构104是以最密集的方式组成。 

然而，随着图案化蓝宝石基材(pattern sapphire substrate，PSS)往线宽小、高度高的需求发展，蓝宝石基材102的三角锥结构104底部容易发生相连的现象，使后续磊晶遭遇困难。 

三、发明内容

本创作提供一种发光二极管基板，具有高的光萃取效率。 

本创作另提供一种发光二极管，具有上述发光二极管基板。 

本创作提出一种发光二极管基板，包括一蓝宝石基材，其特征在于这样的蓝宝石基材包括由多个角锥结构所构成的一表面，且每一角锥结构的底面具有多个锐角。单一角锥结构的每个锐角与相邻角锥结构的锐角互相接近。 

在本创作之一实施例中，上述蓝宝石基材的表面包括底部(0001)面，且底部(0001)面约占此一表面之投影面积的5％～40％；较佳是占蓝宝石基材的表面的10％～30％。 

在本创作之一实施例中，上述角锥结构包括三角锥型或六角锥型。 

在本创作之一实施例中，上述角锥结构的最大高度例如在1.5μm～2.0μm之间。 

在本创作之一实施例中，上述角锥结构的顶部可为平面或尖端。 

在本创作之一实施例中，上述角锥结构的顶部为平面时，还包括一覆盖层位于角锥结构的所述平面上。 

在本创作之一实施例中，上述覆盖层的材料包括氧化物、氮化物或硅(Si)，例如二氧化硅或氮化硅。 

本创作另提出一种发光二极管，包括上述蓝宝石基材、配置在所述蓝宝石基材上的一第一半导体层、配置在所述第一半导体层上的一发光层、配置在所述发光层上的一第二半导体层、接触所述第一半导体层的一第一欧姆电极、以及接触所述第二半导体层的一第二欧姆电极。

在本创作之另一实施例中，上述第一半导体层、发光层与第二半导体层包括III-V族系半导体，如氮化镓系半导体。 

在本创作之另一实施例中，上述第一与第二欧姆电极是含自镍、铅、钴、铁、钛、铜、铑、金、钌、钨、锆、钼、钽、银及此等之氧化物、氮化物所构成之群中所选出的至少一种合金或多层膜。 

在本创作之另一实施例中，上述第一与第二欧姆电极是含自铑、铱、银、铝所构成之群中所选出的一种合金或多层膜。 

基于上述，本创作的结构基本上是由多个角锥结构所构成的蓝宝石基材做为出光表面，且角锥结构的排列能适当增加蓝宝石基材表面的平面(即底部(0001)面)面积，所以能藉由集中底部(0001)面的裸露面积，以降低磊晶的难度。 

为让本创作之上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。 

四、附图说明

图1是习知的一种发光二极管基板的立体示意图。 

图2是依照本创作之第一实施例之一种发光二极管基板的立体示意图。 

图3是依照本创作之第二实施例之一种发光二极管基板的立体示意图。 

图4是依照本创作之第三实施例之一种发光二极管基板的剖面示意图。 

图5是依照本创作之第四实施例之一种发光二极管的剖面示意图。 

另，主要组件符号说明： 

100、200、300、400：发光二极管基板 

102、202、302、402：蓝宝石基材 

104、204、304、404：角锥结构 

106、206、306、406：表面 

208、308、408：底面 

210、310、410：锐角 

412：平面 

500：第一半导体层 

502：发光层 

504：第二半导体层 

506：第一欧姆电极 

508：第二欧姆电极 

S：图案间距 

五、具体实施方式

图2是依照本创作之第一实施例之一种发光二极管基板的立体示意图。在图2中的发光二极管基板200包括一蓝宝石基材202。这个蓝宝石基材202是由多个角锥结构204所构成的一表面206。所谓的「角锥结构204」包括底面208呈现多角形的锥型结构，且底面208具有多个锐角210；以图2为例，底面208是边缘成弧线的三角形并具有3个锐角210。而单一角锥结构204的每个锐角210需与相邻角锥结构204的锐角210互相接近，以使蓝宝石基材202表面206的底部(0001)面(即图1中显示有点状分布的面)面积集中。举例来说，每个锐角210需与相邻角锥结构204的锐角210之间的距离可由图案间距(space)至彼此相连。所谓的「图案间距」就是每一个角锥结构204之间的距离S。上述底部(0001)面例如占整个表面206之投影面积的5％～40％；较佳是10％～30％。当底部(0001)面占整个表面104之投影面积高于40％时，可能会导致光输出效率的增益不彰。另外，图2的角锥结构204的顶部为尖端，但是本创作并不局限于此，角锥结构204的顶部也可以具有平台表面。 

在本实施例中，角锥结构204的最大高度例如在1.0μm～2.0μm之间，较佳是在1.5μm～2.0μm之间。当角锥结构204的最大高度大于2.0μm时，可能会有不易磊晶的情形发生。所谓的「最大高度」是自角锥结构204的顶部到底面208的距离。 

此外，图案间距对于角锥结构204的最大高度也有影响，例如当图案间距为3μm时，最大高度较佳是在1.5μm～2.0μm之间；当图案间距为1.5μm时，最大高度较佳是在0.8μm～1.5μm之间。因此，图案间距越小，角锥结构204的最大高度的容忍高度有越低的倾向。 

图3是依照本创作之一第二实施例之一种发光二极管基板的立体示意图。 

请参照图3，第二实施例的发光二极管基板300包括一蓝宝石基材302，其是由多个角锥结构304所构成的一表面306。在图3中的角锥结构304是底面308呈现6角形的锥型结构，且底面308具有3个锐角310，每个锐角310需与相邻角锥结构304的锐角310互相接近。至于蓝宝石基材302表面306的底部(0001)面的面积范围或角锥结构304的最大高度均可参 照上一实施例，故于此不再赘述。 

图4是依照本创作之一第三实施例之一种发光二极管基板的立体示意图。 

请参照图4，第三实施例的发光二极管基板400包括一蓝宝石基材402，其是由多个角锥结构404所构成的表面406。在本实施例中的角锥结构404和第二实施例颣似，是底面408呈现6角形的锥型结构且有3个锐角410，每个锐角410需与相邻角锥结构404的锐角410互相接近。本实施例与第二实施例不同处在于，角锥结构404的顶部为平面412，且于此平面412上还可覆盖一层覆盖层(未绘示)，其材料包括氧化物、氮化物或硅(Si)，如氮化硅或二氧化硅...等。至于蓝宝石基材402表面406的底部(0001)面的面积范围或角锥结构404的最大高度均可参照第一实施例，故于此不再赘述。 

图5是依照本创作之一第四实施例之一种发光二极管的剖面示意图。 

请参照图5，本实施例的发光二极管包括第一实施例之蓝宝石基材200(详见图2)、配置在蓝宝石基材200上的一个第一半导体层500、配置在第一半导体层500上的一发光层502、配置在发光层502上的一个第二半导体层504、接触第一半导体层500的一个第一欧姆电极506、以及接触第二半导体层504的一个第二欧姆电极508。由于蓝宝石基材200上的角锥结构204之间的平面面积集中，所以有利于第一半导体层500的磊晶成长。上述蓝宝石基材200也可换成第二实施例或第三实施例的蓝宝石基材。 

在本实施例中，第一半导体层500、发光层502与第二半导体层504可为III-V族系半导体，如氮化镓系半导体。至于第一与第二欧姆电极506和508例如各自选自包含镍、铅、钴、铁、钛、铜、铑、金、钉、钨、锆、钼、钽、银及此等之氧化物、氮化物所构成之群中所选出的至少一种合金或多层膜。另外，第一与第二欧姆电极506和508也可以各自选自包含铑、铱、银、铝所构成之群中所选出的一种合金或多层膜。 

综上所述，本创作的发光二极管基板是由多个角锥结构所构成的蓝宝石基材，且角锥结构的排列能适当增加蓝宝石基材表面的底部(0001)面面积，所以能藉由集中底部(0001)面的裸露面积，以降低后续在磊晶上的困难度。 

虽然本创作已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本创作，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本创作之精神和范围内，当可作些许之更动与润饰，故本创作之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。 

Claims (22)

1.一种发光二极管基板，包括一蓝宝石基板，其特征在于：

该蓝宝石基材包括由多个角锥结构所构成的一表面，且每一角锥结构的底面具有多个锐角，这些角锥结构中的一的每个锐角与相邻的该角锥结构的该些锐角之一互相接近。

2.根据权利要求1所述的发光二极管基板，其特征在于，所述表面包括底部(0001)面，且该底部(0001)面占该表面的投影面积的5％～40％之间。

3.根据权利要求2所述的发光二极管基板，其特征在于，所述表面包括底部(0001)面，且该底部(0001)面占该表面的投影面积的10％～30％之间。

4.根据权利要求1所述的发光二极管基板，其特征在于，所述角锥结构包括三角锥型或六角锥型。

5.根据权利要求1所述的发光二极管基板，其特征在于，所述角锥结构的最大高度为1.5μm～2.0μm之间。

6.根据权利要求1所述的发光二极管基板，其特征在于，所述角锥结构的顶部为平面或尖端。

7.根据权利要求1所述的发光二极管基板，其特征在于，所述角锥结构的顶部为平面时，所述发光二极管基板更包括一覆盖层，位于各该角锥结构的该平面上。

8.根据权利要求7所述的发光二极管基板，其特征在于，所述覆盖层之材料包括氧化物、氮化物或硅(Si)。

9.根据权利要求8所述的发光二极管基板，其特征在于，所述覆盖层之材料包括二氧化硅或氮化硅。

10.一种发光二极管，包括：

图案化蓝宝石基材，包括由多个角锥结构所构成的一个表面，且每一角锥结构的底面具有多个锐角，这些角锥结构中之一的每个锐角与相邻的该角锥结构的这些锐角之一互相接近；

该发光二极体有一个第一半导体层一第一半导体层，配置在该图案化蓝宝石基材上；

该发光二极体有一个发光层，配置在该第一半导体层上；

该发光二极体有一个第二半导体层，配置在该发光层上；

该发光二极体有一个第一欧姆电极，接触第一半导体层；

该发光二极体有一个第二欧姆电极，接触第二半导体层；

11.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述表面包括底部(0001)面，且底部(0001)面占该表面之投影面积的5％～40％。

12.根据权利要求11所述的发光二极管，其特征在于，所述表面包括底部(0001)面，且底部(0001) 面占该表面之投影面积的10％～30％。

13.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述各角锥结构的顶部为平面或尖端。

14.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述各角锥结构的顶部为平面时，所述发光二极管基板更包括一覆盖层，位于各角锥结构的该平面上。

15.根据权利要求14所述的发光二极管，其特征在于，所述覆盖层之材料包括氧化物、氮化物或硅。

16.根据权利要求15所述的发光二极管，其特征在于，所述覆盖层之材料包括二氧化硅或氮化硅。

17.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述角锥结构包括三角锥型或六角锥型。

18.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述各角锥结构的最大高度为1.5μm～2.0μm之间。

19.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述第一半导体层、发光层与第二半导体层包括III-V族系半导体。

20.根据权利要求19所述的发光二极管，其特征在于，所述III-V族系半导体为氮化镓系半导体。

21.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述第一欧姆电极与第二欧姆电极是含自镍、铅、钴、铁、钛、铜、铑、金、钌、钨、锆、钼、钽、银及此等之氧化物、氮化物所构成之群中所选出的至少一种合金或多层膜。

22.根据权利要求10所述的发光二极管，其特征在于，所述第一欧姆电极与第二欧姆电极是含自铑、铱、银、铝所构成之群中所选出的一种合金或多层膜。 

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