一种半导体发光元件及其制作方法与流程

涉及一种提高出光效率的半导体发光元件及其制作方法。

背景技术：

1、半导体发光元件(led)是一种能发光的半导体电子元件，具有体积小、亮度高、能耗小的特点，被广泛地应用于显示屏、背光源和照明领域。

2、半导体发光元件包括根据不同形状和电极位置主要包括正装、倒装和垂直芯片。

3、而现有的蓝光正装半导体发光元件是水平打线方式，主要用于照明、白光、显示等领域。如图1所示，正装半导体发光元件包括蓝宝石透光衬底100、以及依次层叠在蓝宝石透光衬底上的半导体发光序列，半导体发光序列包括第一导电型半导体层101、发光层102、第二导电型半导体层103，其中第一导电型半导体层和第二导电型半导体层上分别设置有不同极性的电极。半导体发光序列的周围还会包覆有一层绝缘层，该透光衬底和绝缘层的折射率通常都低于半导体发光序列的折射率。

4、图1所示，发光层产生的一部分a方向的光会射向第二导电型半导体层103，一部分b方向的光射向半导体发光序列的侧壁，一部分的c方向的光射向透光衬底。易受制于半导体发光序列与绝缘层、透光衬底之间的折射率差异，a、b、c方向的光容易局限在半导体发光元件内部来回反射，造成半导体发光元件的出光效率较低。

5、为了提高出光效率，如图2所示，已有现有技术揭露，通过出光面的粗化或图形化处理以改变临界角，能够促进a方向的光在出光面上发生折射直接射出半导体发光元件，提升正面出光效率。

6、此外，改变半导体发光序列的侧壁相对水平方向为倾斜，也可提升正面出光效率。

7、另外，在蓝宝石衬底上覆盖有凸起部，凸起部具有相对倾斜的侧壁，以利于c方向的光射向图形表面时产生更多的光的反射和衍射，也可提高出光效率。进一步的，凸起部为异质凸起部110，具有相对于透光衬底更低折射率，例如氧化硅，以增加半导体发光序列与凸起部之间的折射率差异，能进一步提升光到达图形表面的反射率，提升正向出光效率。

8、此外，还有一部分的d方向的光穿过透光衬底到达透光衬底的背面侧，为改善这部分光的出光效率，已有现有技术揭露，在蓝宝石透光衬底100的背面侧设置反射层106，在蓝宝石的透光衬底的背面侧再经过反射层的反射，可从蓝宝石透光衬底的侧壁或者半导体发光序列的侧壁或者半导体发光序列的正面出光。

技术实现思路

1、本发明旨在进一步改善发光元件的出光效率。

2、本发明的第一方面，提供如下一种半导体发光元件，其包括：透光衬底，由第一材料组成，透光衬底具有第一表面，第一表面包括第一区域和第二区域；

3、半导体发光序列，堆叠在透光衬底的第一表面的第一区域，自第一表面开始依次包括第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层；透光衬底的第一表面的第一区域具有第一表面积与第一投影面积，透光衬底的第一表面第二区域具有第二表面积与第二投影面积，第二表面积与第二投影面积的比值大于第一表面积与第一投影面积的比值。

4、本发明的第二方面，提供如下一种半导体发光元件的制作方法，其包括如下步骤：

5、1）在透光衬底的第一表面上形成半导体发光序列；

6、2）从半导体发光序列的远离透光衬底的一侧开始蚀刻半导体发光序列，以形成露出透光衬底的凹槽，半导体发光序列覆盖的衬底的第一表面定义为第一区域，半导体发光序列周围的透光衬底的第一表面定义为第二区域，第一区域具有第一表面积与第一投影面积，第二区域具有第二表面积与第二投影面积；

7、3）蚀刻透光衬底的第一表面的第二区域，使第二表面积与第二投影面积的比值大于第一表面积与第一投影面积的比值。

8、在具体实施方式中会对本发明的第一方面和第二方面方案的有益效果进行详细说明。

技术特征：

1.一种半导体发光元件，其包括：蓝宝石透光衬底，所述蓝宝石透光衬底具有第一表面，所述第一表面包括第一区域和第二区域；

2.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第二区域的多个凸起部顶面低于所述第一区域的多个凸起部顶面。

3.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述蓝宝石透光衬底的第一表面的第二区域具有多个第一凸起部和多个第一凸起部之间的凹部；所述蓝宝石透光衬底的第一表面的第一区域具有多个第二凸起部和多个第二凸起部之间的凹部，所述第二凸起部之间的凹部底面低于所述第一凸起部之间的凹部底面。

4.根据权利要求3所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第一凸起部的顶面低于所述第二凸起部顶面。

5.根据权利要求3所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第一凸起部的高度与所述第二凸起部的高度不相等。

6.根据权利要求3所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第一凸起部底面的宽度与所述第二凸起部底面的宽度不相等。

7.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：还包括多个异质凸起部，覆盖在所述蓝宝石透光衬底的第一表面的第一区域上，所述蓝宝石透光衬底由第一材料组成，所述异质凸起部由第二材料组成，所述第二材料的折射率低于所述第一材料的折射率。

8.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述蓝宝石透光衬底的第一表面的第一区域具有第一表面积与第一投影面积，所述蓝宝石透光衬底的第一表面第二区域具有第二表面积与第二投影面积，第二表面积与第二投影面积的比值大于第一表面积与第一投影面积的比值。

9.根据权利要求3所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第一凸起部具有至少一个固定斜率的倾斜面，所述第一凸起部的倾斜面具有第一斜率；所述第二凸起部具有至少一个固定斜率的倾斜面，所述第二凸起部的倾斜面具有第二斜率，所述第一斜率与所述第二斜率不相等。

10.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述凸起部的顶部为点状或平台。

11.根据权利要求3所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述第二区域具有的多个第一凸起部相对于其周围的凹部的深度大于所述第一区域的多个第二凸起部相对于其周围的凹部的深度。

12.根据权利要求5所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述异质凸起部覆盖在所述凸起部的上表面。

13.根据权利要求3所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述多个第一凸起部和多个第一凸起部之间的凹部表面被连续的绝缘层覆盖。

14.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于：所述半导体发光序列具有第一导电型半导体层，第一导电型半导体层的侧壁上具有深入其内部一定深度的凹槽。

技术总结一种半导体发光元件，其包括：透光衬底，由第一材料组成，透光衬底具有第一表面，第一表面包括第一区域和第二区域；半导体发光序列，堆叠在透光衬底的第一表面的第一区域，自第一表面开始依次包括第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层；透光衬底的第一表面的第一区域具有第一表面积与第一投影面积，透光衬底的第一表面第二区域具有第二表面积与第二投影面积，第二表面积与第二投影面积的比值大于第一表面积与第一投影面积的比值。技术研发人员：陈功,许圣贤,林素慧,彭康伟,洪灵愿,何敏游受保护的技术使用者：厦门三安光电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29