具有镂空结构的LED外延结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种具有镂空结构的LED外延结构及其制作方法，该LED外延结构包括：衬底；位于衬底上的AlN层，所述AlN层包括若干分离设置且阵列排布的AlN柱状结构；位于AlN层上的第一GaN层，所述第一GaN层由若干沿AlN柱状结构向上延伸形成的GaN结构组成；位于第一GaN层上方的第二GaN层，所述第二GaN层覆盖于所有第一GaN层中的GaN结构上；其中，所述第一GaN层或第一GaN层与第二GaN层在衬底上方形成镂空结构。本发明专利技术在蓝宝石衬底上制作AlN图形后通过控制GaN生长方式，在蓝宝石和GaN界面处形成镂空结构，提高界面的折射率差，增加背面出光的全反射，减少蓝宝石衬底对光的吸收，从而增加整个LED芯片的亮度，降低了芯片的发热量。

【技术实现步骤摘要】
具有镂空结构的LED外延结构及其制作方法
本专利技术涉及半导体发光器件
，特别是涉及一种具有镂空结构的LED外延结构及其制作方法。
技术介绍
发光二极管(Light-Emitting D1de，LED)是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。 现有技术中通常的GaN基LED外延片采用图形化蓝宝石衬底直接生长，蓝宝石衬底与GaN的折射率相近，背面光反射率较小，需要通过背镀反射层来反射，光在传输过程中被蓝宝石衬底吸收较多，从而降低了 LED芯片的亮度，同时也增加了 LED芯片的发热量。 因此，针对上述技术问题，本专利技术揭示了一种具有镂空结构的LED外延结构及其制作方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种具有镂空结构的LED外延结构及其制作方法。 为了实现上述目的，本专利技术实施例提供的技术方案如下: 一种具有镂空结构的LED外延结构，所述LED外延结构包括: 衬底； 位于衬底上的AlN层，所述AlN层包括若干分离设置且阵列排布的AlN柱状结构； 位于AlN层上的第一 GaN层，所述第一 GaN层由若干沿AlN柱状结构向上延伸形成的GaN结构组成； 位于第一 GaN层上方的第二 GaN层，所述第二 GaN层覆盖于所有第一 GaN层中的GaN结构上； 其中，所述第一 GaN层或第一 GaN层与第二 GaN层在衬底上方形成镂空结构。 作为本专利技术的进一步改进，所述第一 GaN层中的GaN结构的侧面与AlN层中AlN柱状结构的上表面的夹角为90°?180°。 作为本专利技术的进一步改进，所述第一 GaN层中的GaN结构包括第一 GaN结构和第二 GaN结构，所述第一 GaN结构和第二 GaN结构均为倒置的圆台状，且第一 GaN结构的侧面与AlN层中AlN柱状结构的上表面的夹角小于第二 GaN结构的侧面与AlN层中AlN柱状结构的上表面的夹角。 作为本专利技术的进一步改进，所述第一 GaN层中相邻的第二 GaN结构的上表面相互连接。 作为本专利技术的进一步改进，所述AlN层中AlN柱状结构的截面为圆形、椭圆形、多边形、或不规则形。 作为本专利技术的进一步改进，所述衬底为蓝宝石、Si衬底、或SiC衬底。 相应地，一种具有镂空结构的LED外延结构的制作方法，所述方法包括: S1、提供一衬底； S2、在衬底上生长AlN层，所述AlN层包括若干分离设置且阵列排布的AlN柱状结构； S3、在AlN层上生长第一 GaN层，所述第一 GaN层由若干沿AlN柱状结构向上延伸形成的GaN结构组成； S4、在第一 GaN层上生长第二 GaN层，所述第二 GaN层覆盖于所有第一 GaN层中的GaN结构上，所述第一 GaN层或第一 GaN层与第二 GaN层在衬底上方形成镂空结构。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2具体为: S21、在衬底上制作5丨02层； S22、对S1Jl进行光刻工艺处理，得到具有阵列排布的柱状凹槽结构的S1 2图形； S23、在具有S12图形的S1 2层上外延生长AlN层； S24、刻蚀除去S12层及S12层上的AlN层，得到生长在柱状凹槽结构中的AlN层，AlN层包括若干分离设置且阵列排布的AlN柱状结构。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3和S4具体为: S3、控制GaN的生长方式为纵向外延生长或纵向外延生长与横向外延生长的结合，在AlN层上生长第一 GaN层； S4、控制GaN的生长方式为横向外延生长，在第一 GaN层上生长第二 GaN层。 作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3具体为: 控制GaN的生长方式为纵向外延生长与横向外延生长的结合，在AlN层上生长由第一 GaN结构和第二 GaN结构构成的第一 GaN层，其中，第一 GaN结构纵向外延生长速率与横向外延生长速率的比值大于第二 GaN结构纵向外延生长速率与横向外延生长速率的比值。 本专利技术具有以下有益效果: 本专利技术在蓝宝石衬底上制作AlN图形后通过控制GaN生长方式，在蓝宝石和GaN界面处形成镂空结构，提高界面的折射率差，增加背面出光的全反射，减少蓝宝石衬底对光的吸收，从而增加整个LED芯片的亮度，降低了芯片的发热量。 【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1为本专利技术一【具体实施方式】中在蓝宝石衬底上生长S12层的外延结构示意图； 图2为本专利技术一【具体实施方式】中在S1Jl上生长AlN层的外延结构示意图； 图3为本专利技术一【具体实施方式】中刻蚀除去S1Jl后的外延结构示意图； 图4为本专利技术一【具体实施方式】中在AlN层上生长有第一 GaN层的外延结构示意图； 图5为本专利技术一【具体实施方式】中在第一 GaN层上生长有第二 GaN层的外延结构示意图； 图6a为本专利技术实施例1中具有镂空结构的LED外延结构的示意图； 图6b为本专利技术实施例2中具有镂空结构的LED外延结构的示意图； 图6c为本专利技术实施例3中具有镂空结构的LED外延结构的示意图； 图7a为本专利技术实施例1中LED外延结构的出光示意图； 图7b为本专利技术实施例2中LED外延结构的出光示意图； 图7c为本专利技术实施例3中LED外延结构的出光示意图； 图8a为本专利技术具有镂空结构的LED外延结构的光路原理图；图8b为现有技术中图形化蓝宝石衬底的LED外延结构的光路原理图。 【具体实施方式】 为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。 此外，在不同的实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本专利技术，不代表所讨论的不同实施例或结构之间具有任何关联性。 本专利技术公开了一种具有镂空结构的LED外延结构，该LED外延结构包括: 衬底； 位于衬底上的AlN层，AlN层包括若干分离设置且阵列排布的AlN柱状结构； 位于AlN层上的第一 GaN层，第一 GaN层由若干沿AlN柱状结构向上延伸形成的GaN结构组成； 位于第一 GaN层上方的第二 GaN层，第二 GaN层覆盖于所有第一 GaN层中的GaN结构上； 其中，第一 GaN层或第一 GaN层与第二 GaN层在衬底上方形成镂空结构。 相应地，本专利技术还公开了一种具有镂空结构的LED外延结构的制作方法，具体包括: S1、提供一衬底； S2、在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有镂空结构的LED外延结构，其特征在于，所述LED外延结构包括：衬底；位于衬底上的AlN层，所述AlN层包括若干分离设置且阵列排布的AlN柱状结构；位于AlN层上的第一GaN层，所述第一GaN层由若干沿AlN柱状结构向上延伸形成的GaN结构组成；位于第一GaN层上方的第二GaN层，所述第二GaN层覆盖于所有第一GaN层中的GaN结构上；其中，所述第一GaN层或第一GaN层与第二GaN层在衬底上方形成镂空结构。

【技术特征摘要】
1.一种具有镂空结构的LED外延结构，其特征在于，所述LED外延结构包括: 衬底； 位于衬底上的AlN层，所述AlN层包括若干分离设置且阵列排布的AlN柱状结构； 位于AlN层上的第一 GaN层，所述第一 GaN层由若干沿AlN柱状结构向上延伸形成的GaN结构组成； 位于第一 GaN层上方的第二 GaN层，所述第二 GaN层覆盖于所有第一 GaN层中的GaN结构上； 其中，所述第一 GaN层或第一 GaN层与第二 GaN层在衬底上方形成镂空结构。2.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一GaN层中的GaN结构的侧面与AlN层中AlN柱状结构的上表面的夹角为90°?180°。3.根据权利要求2所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一GaN层中的GaN结构包括第一 GaN结构和第二 GaN结构，所述第一 GaN结构和第二 GaN结构均为倒置的圆台状，且第一 GaN结构的侧面与AlN层中AlN柱状结构的上表面的夹角小于第二 GaN结构的侧面与AlN层中AlN柱状结构的上表面的夹角。4.根据权利要求3所述的LED外延结构，其特征在于，所述第一GaN层中相邻的第二GaN结构的上表面相互连接。5.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述AlN层中AlN柱状结构的截面为圆形、椭圆形、多边形、或不规则形。6.根据权利要求1所述的LED外延结构，其特征在于，所述衬底为蓝宝石、Si衬底、或SiC衬底。7.—种具有镂空结构的LED外延结构的制作方法，其特征在于，所述方法包括: 51、提供一衬底； 5...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞翔，李庆，陈立人，
申请(专利权)人：聚灿光电科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32