CN206353542U - 一种用于倒装芯片的蓝宝石图形衬底结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于倒装芯片的蓝宝石图形衬底结构，属于半导体发光器件技术领域，包括衬底本体，衬底本体上表面设置有刻蚀图层，关键是：所述的刻蚀图层包括凹槽和一组呈矩阵式排列的凸起，相邻的四个凸起形成一个矩形阵列，衬底本体上表面与每个矩形阵列中心处相对应的位置都设置有凹槽。这种复合刻蚀图层的排列方式会产生光的散射或折射效果，从而增加光的取出率，提高发光效率，进而提高LED的亮度和电光转换效率。
Description
技术领域
本实用新型属于半导体发光器件技术领域，涉及到一种用于倒装芯片的蓝宝石图形衬底结构。
背景技术
随着科技的发展和社会的进步，倒装芯片因其可以集成化、批量化生产，制备工艺简单，性能优良，逐渐得到了照明行业的重视。通过在倒装芯片的衬底上表面刻蚀凸起或凹槽来提高发光效率，但是现有倒装芯片的发光效率仍然较低，不能很好地满足用户的使用需求。
发明内容
本实用新型为了克服现有技术的缺陷，设计了一种用于倒装芯片的蓝宝石图形衬底结构，可以增加光的取出率，提高发光效率，进而提高LED的亮度和电光转换效率。
本实用新型所采取的具体技术方案是：一种用于倒装芯片的蓝宝石图形衬底结构，包括衬底本体，衬底本体上表面设置有刻蚀图层，关键是：所述的刻蚀图层包括凹槽和一组呈矩阵式排列的凸起，相邻的四个凸起形成一个矩形阵列，衬底本体上表面与每个矩形阵列中心处相对应的位置都设置有凹槽。
所述的凸起为圆锥体，凹槽包括上槽体和下槽体，下槽体的直径由上向下线性增大，上槽体上、下各处的直径都相等且大于下槽体上端面的直径使上槽体和下槽体之间形成水平的阶梯面，上槽体的直径小于圆锥体的底面直径。
所述的刻蚀图层还包括在衬底本体下表面开设的一组倒置V形槽，所有的倒置V形槽平行设置且位于相邻倒置V形槽之间的衬底本体下表面形成为支撑面。
所述圆锥体的底面直径为2-2.7μm、高度为1.2-1.7μm，相邻圆锥体底面之间的间距为4-8μm，上槽体的直径为0.5-1.5μm、高度为0.2-0.5μm，下槽体上、下端面的直径分别为0.4-1.0μm、0.3-0.8μm，下槽体的高度为0.2-0.5μm，上槽体与衬底本体上表面之间、上槽体与阶梯面之间的夹角都是90°，阶梯面与下槽体侧壁之间的夹角为120°-130°。
所述的倒置V形槽底面的槽宽为0.5-1.5μm，倒置V形槽的槽高为0.5-1.0μm，倒置V形槽的顶角为40°-60°，相邻倒置V形槽之间支撑面的宽度为4-8μm。
本实用新型的有益效果是：在衬底本体上表面刻蚀由凸起和凹槽组成的复合刻蚀图层，并且每个凹槽都是位于由四个凸起组成的矩形阵列的中心处，这种凹凸刻蚀图层的排列方式会产生光的散射或折射效果，从而增加光的取出率，提高发光效率，进而提高LED的亮度和电光转换效率。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1中I的放大图。
附图中，1代表衬底本体，2代表凹槽，201代表上槽体，202代表下槽体，203代表阶梯面，3代表凸起，4代表倒置V形槽，a代表槽宽，b代表槽高，c代表宽度，d代表间距，α代表夹角，β代表顶角。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做详细说明：
具体实施例，如图1、图2和图3所示，一种用于倒装芯片的蓝宝石图形衬底结构，包括衬底本体1，衬底本体1上表面设置有刻蚀图层，刻蚀图层包括凹槽2和一组呈矩阵式排列的凸起3，相邻的四个凸起3形成一个矩形阵列，衬底本体1上表面与每个矩形阵列中心处相对应的位置都设置有凹槽2。这种复合刻蚀图层的排列方式会产生光的散射或折射效果，从而增加光的取出率，提高发光效率，进而提高LED的亮度和电光转换效率。
作为对本实用新型的进一步改进，凸起3为圆锥体，圆锥形的凸起3使位错在衬底本体1的刻蚀图层附近合拢，避免向量子阱区延伸，同时减弱纵向生长，促进横向生长。凹槽2包括上槽体201和下槽体202，下槽体202的直径由上向下线性增大，上槽体201上、下各处的直径都相等且大于下槽体202上端面的直径使上槽体201和下槽体202之间形成水平的阶梯面203，上槽体201的直径小于圆锥体的底面直径，这种结构的凹槽2为三面凹入角结构的凹槽，这种结构的凹槽2可以提高沉积速度。圆锥体的底面直径为2-2.7μm、高度为1.2-1.7μm，相邻圆锥体底面之间的间距d为4-8μm，上槽体201的直径为0.5-1.5μm、高度为0.2-0.5μm，下槽体202上、下端面的直径分别为0.4-1.0μm、0.3-0.8μm，下槽体202的高度为0.2-0.5μm，上槽体201与衬底本体1上表面之间、上槽体201与阶梯面203之间的夹角都是90°，阶梯面203与下槽体202侧壁之间的夹角α为120°-130°，蓝宝石的晶面<0001>^<1-102>的夹角为57°35＇，当α为120°-130°时，与其互补，图形易加工且有利于外延层的生长。
作为对本实用新型的进一步改进，刻蚀图层还包括在衬底本体1下表面开设的一组倒置V形槽4，所有的倒置V形槽4平行设置且位于相邻倒置V形槽4之间的衬底本体1下表面形成为支撑面，倒置V形槽4的设置可以进一步增加光子从芯片内部出射的机率，即增加光线的取出率，提高发光效率。支撑面为水平面，在对衬底本体1进行图形化腐蚀时(干法)，可保持衬底本体1平稳且不易磨损，易于蓝宝石衬底本体1再加工，不用在蓝宝石衬底本体1下端面之外的面施加保护层。倒置V形槽4底面的槽宽a为0.5-1.5μm，倒置V形槽4的槽高b为0.5-1.0μm，倒置V形槽4的顶角β为40°-60°，相邻倒置V形槽4之间支撑面的宽度c为4-8μm，顶角β为40°-60°，有利于光子从内部逸出，倒置V形槽4提高了表面粗糙度，可以减小全反射，有利于提高蓝宝石面的发光效率。
Claims (5)
1.一种用于倒装芯片的蓝宝石图形衬底结构，包括衬底本体(1)，衬底本体(1)上表面设置有刻蚀图层，其特征在于：所述的刻蚀图层包括凹槽(2)和一组呈矩阵式排列的凸起(3)，相邻的四个凸起(3)形成一个矩形阵列，衬底本体(1)上表面与每个矩形阵列中心处相对应的位置都设置有凹槽(2)。
2.根据权利要求1所述的一种用于倒装芯片的蓝宝石图形衬底结构，其特征在于：所述的凸起(3)为圆锥体，凹槽(2)包括上槽体(201)和下槽体(202)，下槽体(202)的直径由上向下线性增大，上槽体(201)上、下各处的直径都相等且大于下槽体(202)上端面的直径使上槽体(201)和下槽体(202)之间形成水平的阶梯面(203)，上槽体(201)的直径小于圆锥体的底面直径。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于倒装芯片的蓝宝石图形衬底结构，其特征在于：所述的刻蚀图层还包括在衬底本体(1)下表面开设的一组倒置V形槽(4)，所有的倒置V形槽(4)平行设置且位于相邻倒置V形槽(4)之间的衬底本体(1)下表面形成为支撑面。
4.根据权利要求2所述的一种用于倒装芯片的蓝宝石图形衬底结构，其特征在于：所述圆锥体的底面直径为2-2.7μm、高度为1.2-1.7μm，相邻圆锥体底面之间的间距(d)为4-8μm，上槽体(201)的直径为0.5-1.5μm、高度为0.2-0.5μm，下槽体(202)上、下端面的直径分别为0.4-1.0μm、0.3-0.8μm，下槽体(202)的高度为0.2-0.5μm，上槽体(201)与衬底本体(1)上表面之间、上槽体(201)与阶梯面(203)之间的夹角都是90°，阶梯面(203)与下槽体(202)侧壁之间的夹角(α)为120°-130°。
5.根据权利要求3所述的一种用于倒装芯片的蓝宝石图形衬底结构，其特征在于：所述的倒置V形槽(4)底面的槽宽(a)为0.5-1.5μm，倒置V形槽(4)的槽高(b)为0.5-1.0μm，倒置V形槽(4)的顶角(β)为40°-60°，相邻倒置V形槽(4)之间支撑面的宽度(c)为4-8μm。
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