TWI535058B - 外延基板 - Google Patents

Description

外延基板

本發明涉及一種外延基板，尤其涉及一種可用於成長晶格品質較好的發光二極體磊晶結構的外延基板。

目前，發光二極體(Light Emitting Diode,LED)因具有功耗低、壽命長、體積小及亮度高等特性已經被廣泛應用到很多領域。

一般地，發光二極體磊晶結構直接成長在矽基板上，由於矽基板與發光二極體磊晶結構的熱膨脹係數及晶格不匹配，導致成長的發光二極體磊晶結構晶格品質不佳，甚至崩裂，從而導致矽基板的使用受到限制。

下面將以實施例說明一種可用於成長晶格品質較佳的發光二極體磊晶結構的外延基板。

一種用於成長發光二極體磊晶結構的外延基板，該外延基板包括：一第一表面以及與第一表面相對的第二表面，該第一表面與第二表面之間的距離為該外延基板的厚度H，該外延基板的第一表面上形成有複數個第一凹槽，每個第一凹槽具有一個第一底面，該外延基板上與第一底面相對的表面為生長表面，該生長表面用於外延生長發光二極體，該第一底面與生長表面之間部分為生長區域，該第一底面與生長表面之間的距離為生長區域的厚度h， 該生長區域的厚度h與該外延基板的厚度H滿足如下關係：h/H<1/3。

相對於先前技術，該外延基板的第一表面上形成有複數個第一凹槽，並且在相對較薄的生長區域上成長發光二極體磊晶結構，因此，可以避免發光二極體磊晶結構在磊晶及降溫過程中因熱膨脹造成晶格應力累積過大而碎裂。所以，利用該外延基板成長的發光二極體磊晶結構具有較好的晶格品質。

100、300‧‧‧外延基板

11、31‧‧‧第一表面

12、32‧‧‧第二表面

13、33‧‧‧第一凹槽

34‧‧‧第二凹槽

15、35‧‧‧生長區域

151、351‧‧‧生長表面

16、36‧‧‧保護層

131、331‧‧‧第一底面

132、332‧‧‧第一側壁

341‧‧‧第二底面

342‧‧‧第二側壁

200、400‧‧‧發光二極體磊晶結構

22‧‧‧第一型半導體層

23‧‧‧活性層

24‧‧‧第二型半導體層

圖1是本發明第一實施例的外延基板的剖面示意圖。

圖2是本發明第二實施例的外延基板的剖面示意圖。

下面將結合附圖對本發明實施例作進一步的詳細說明。

請參見圖1，本發明第一實施例提供的一種用於成長發光二極體磊晶結構200的外延基板100。該外延基板100具有一第一表面11以及與其相對的第二表面12。發光二極體磊晶結構200外延生長在該外延基板100的第二表面12上。在本實施例中，該第一表面11為平面。該外延基板100的材料可以為矽(Si)或者碳化矽(SiC)。該第一表面11與第二表面12之間的距離為該外延基板的厚度H。

該外延基板100的第一表面11上具有複數個向該第二表面12延伸的第一凹槽13。在本實施例中，該複數個第一凹槽13陣列排布。且每個第一凹槽13包括一第一底面131以及與第一底面131相連的第一側壁132。該第一底面131為平面，該第一側壁132相對該第 一底面131傾斜，以使該第一凹槽13的開口沿遠離該第一表面11的方向逐漸減少。該外延基板100上與該第一凹槽13的第一底面131相對的表面為生長表面151。該生長表面151用於外延生長發光二極體磊晶結構200。該第一凹槽13的第一底面131與生長表面151之間部分為生長區域15。該第一底面131與生長表面151之間的距離為生長區域15的厚度h。在本實施例中，該生長區域15的生長表面151與該外延基板100的第二表面12在同一平面上。

該生長區域15的厚度h與該外延基板100的厚度H滿足如下關係：h/H<1/3。一般地，該外延基板100的厚度H為250~450微米。該生長區域15的厚度h為10~133微米。

在本實施例中，該發光二極體磊晶結構200包括依次形成在該外延基板100的第二表面12上的第一型半導體層22，第二型半導體層24，以及位於第一型半導體層22與第二型半導體層24之間的活性層23。

該外延基板100的第二表面12上設置有保護層16。該保護層16分別環繞該複數個生長區域15。在本實施例中，該保護層16的材料為，或者。

該外延基板100上形成有複數個第一凹槽13。並且，該發光二極體磊晶結構200無法在或者上成長，即該發光二極體磊晶結構200無法在保護層16上成長，僅成長在相對較薄的生長區域15上，從而該發光二極體磊晶結構200在該外延基板100上形成非連續性薄膜。因此，可以避免發光二極體磊晶結構200在磊晶及降溫過程中因熱膨脹造成晶格應力累積過大而碎裂，所以，利用該外延基板100成長的發光二極體磊晶結構200具有較好的晶格品質。

請參見圖2，本發明第二實施例提供的一種用於成長發光二極體磊晶結構400的外延基板300。該外延基板300與該外延基板100結構基本相同，該外延基板300具有一第一表面31以及與其相對的第二表面32。發光二極體磊晶結構400外延生長在該外延基板300的第二表面32上。該外延基板300與外延基板100的不同之處在於：該外延基板300的第一表面31形成有第一凹槽33，該第二表面32形成有與第一凹槽33相對的第二凹槽34。

該第一凹槽33具有一第一底面331以及與第一底面331相連的第一第一側壁332。該第一底面331為平面，該第一側壁332相對該第一底面331傾斜，以使該第一凹槽33的開口沿遠離該第一表面31的方向逐漸減少。

該第二凹槽34具有第二底面341以及與其相連的第二側壁342。在本實施例中，該第二凹槽34的形狀與該第一凹槽33的形狀與深度均相同。該第一凹槽33的第一底面331與該第二凹槽34的第二底面341之間的區域為生長區域35。即該第二凹槽34的第二底面341為生長表面351。

在本實施例中，該第一表面31與第二表面32之間的距離為該外延基板300的厚度H。該第一凹槽33的第一底面331與該第二凹槽34的第二底面341之間的厚度為該生長區域35的厚度h，即該第一凹槽33的第一底面331與該生長表面351之間的厚度為該生長區域35的厚度h。該生長區域的厚度h與該外延基板300的厚度H滿足如下關係：h/H<1/3。一般地，在滿足h/H<1/3的條件下，該外延基板300的厚度H為250~450微米，該生長區域35的厚度h為10~133微米。

該外延基板300的第二表面32上設置有保護層36。該保護層36分別環繞該複數個生長區域35。在本實施例中，該保護層16的材料為，或者。

該外延基板300上形成有複數個第一凹槽33與複數個第二凹槽34，而發光二極體磊晶結構400無法在或者上成長，即該發光二極體磊晶結構400無法在保護層16上成長，僅成長在相對較薄的生長區域35上，從而該發光二極體磊晶結構400在該外延基板。300上形成非連續性薄膜。因此，可以避免發光二極體磊晶結構400在磊晶及降溫過程中因熱膨脹造成晶格應力累積過大而碎裂，所以，利用該外延基板300成長的發光二極體磊晶結構400具有較好的晶格品質。

可以理解的是，本領域技術人員還可於本發明精神內做其他變化，只要其不偏離本發明的技術效果均可。這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍之內。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

100‧‧‧外延基板

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

13‧‧‧第一凹槽

131‧‧‧第一底面

132‧‧‧第一側壁

15‧‧‧生長區域

151‧‧‧生長表面

16‧‧‧保護層

200‧‧‧發光二極體磊晶結構

22‧‧‧第一型半導體層

23‧‧‧活性層

24‧‧‧第二型半導體層

Claims (6)

1. 一種用於成長發光二極體磊晶結構的外延基板，該外延基板包括：一第一表面以及與第一表面相對的第二表面，該第一表面與第二表面之間的距離為該外延基板的厚度H，該外延基板的第一表面上形成有複數個第一凹槽，該第一凹槽自該外延基板的第一表面朝向第二表面的方向內凹形成，每個第一凹槽具有一個第一底面，該外延基板上與第一底面正對的部分第二表面為生長表面，該生長表面用於外延生長發光二極體，該第一底面與生長表面之間的部分為生長區域，該第一底面與生長表面之間的距離為生長區域的厚度h，該生長區域的厚度h與該外延基板的厚度H滿足如下關係：h/H<1/3。
2. 如申請專利範圍第1項所述之外延基板，其中，該生長表面與該外延基板的第二表面在同一平面上。
3. 如申請專利範圍第1項所述之外延基板，其中，該外延基板的第二表面上設置有保護層，該保護層圍繞該生長區域設置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之外延基板，其中，該外延基板的第二表面上進一步形成複數個與第一凹槽相對應的第二凹槽，每個第二凹槽具有一個第二底面，該第二凹槽的第二底面為所述生長表面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之外延基板，其中，該第一凹槽與該第二凹槽的深度相同。
6. 如申請專利範圍第4項所述之外延基板，其中，該外延基板的第二表面上設置有保護層，該保護層圍繞該生長區域設置。