用于发光二极管的图案化基板的制作方法

本发明是关于一种用于发光二极管的基板，尤其是关于一种用于发光二极管的图案化基板。

背景技术：

发光二极管已被广泛使用于日常生活中的各种产品以及应用，例如照明、指示号志、显示设备、以及计算机等。发光二极管是通过电子与电洞的结合，而将电能转换为光的形式。由于发光二极管属于冷发光，因此具有省电、反应速度快、无暖灯时间、组件寿命长等优点。此外，发光二极管体积小、耐冲击、并可通过半导体制程大量生产，因此容易根据需求制成小型或数组型组件。

近年来由于能源问题日益严重，节能减碳成为全球趋势，如何提升发光二极管的出光效率已成为目前各界致力研究的目标。在理想的发光二极管中，电子与电洞结合所发出的光线能够全部辐射至外界，而达到100％的出光效率。但实际上，发光二极管内部的结构与材质会造成各种光线传递的损耗，因而使光线无法完全传递至外界、降低出光效率。

为了提升发光二极管的出光效率，已发展出将例如图案化蓝宝石基板(PSS，patterned sapphire substrate)的图案化基板用于发光二极管的技术。此种图案化基板能够散射光线、减少基板内全反射的发生，以增加光线辐射至外界的机率，进而提升发光二极管的出光效率。然而，目前使用现有案化基板的发光二极管的出光效率仍显不足。因此，亟需一种用于发光二极管的图案化基板，其能够进一步改善发光二极管的出光效率。

技术实现要素：

有鉴于此，依照本发明的一实施例，提供一种用于发光二极管的图案化基板，其包含一表面，所述表面具有多个突起结构，其中，所述突起结构的每一者包含一上方部以及一下方部，所述下方部的表面为圆锥面并且具有至少一第一区域以及至少一第二区域，所述第一区域与所述第二区域彼此相间隔排列，所述第一区域具有一或多个第一凸部。

进一步地，所述第一凸部呈圆形并且具有20nm-200nm的直径。

进一步地，所述上方部由3个第三区域与3个第四区域彼此相间隔排列而形成，且其中，所述上方部的所述第三区域与所述下方部的所述第一区域相对应，以及所述上方部的所述第四区域与所述下方部的所述第二区域相对应。

进一步地，所述上方部的所述第四区域具有一或多个第二凸部。

进一步地，所述第二凸部呈圆形并且具有20nm-200nm的直径。

进一步地，所述第三区域为弧面，以及所述第四区域为不具有弧度的平坦面。

进一步地，所述下方部的所述第二区域具有一或多个第一孔洞，以及所述上方部的所述第三区域具有一或多个第二孔洞。

进一步地，所述第一孔洞与所述第二孔洞的开口的宽度小于0.2μm。

进一步地，所述第一孔洞与所述第二孔洞的开口的宽度为10nm-100nm。

进一步地，所述上方部的表面为三角锥面，所述下方部的所述第二区域具有一或多个第三凸部，以及所述突起结构的每一者还包含介于所述上方部与所述下方部之间的一中间部，所述中间部由3个第五区域与3个第六区域彼此相间隔排列而形成，且其中，所述中间部的所述第五区域具有一或多个第四凸部并且与所述下方部的所述第一区域相对应，以及所述中间部的所述第六区域与所述下方部的所述第二区域相对应。

进一步地，所述第三凸部呈圆形并且具有20nm-200nm的直径。

进一步地，所述上方部的表面为三角锥面，所述下方部的所述第二区域具有一或多个第三孔洞，以及所述突起结构的每一者还包含介于所述上方部与所述下方部之间的一中间部，所述中间部由3个第五区域与3个第六区域彼此相间隔排列而形成，且其中，所述中间部的所述第五区域具有一或多个第四孔洞并且与所述下方部的所述第一区域相对应，以及所述中间部的所述第六区域与所述下方部的所述第二区域相对应。

进一步地，所述第三孔洞与所述第四孔洞的开口的宽度小于0.2μm。

进一步地，所述第三孔洞与所述第四孔洞的开口的宽度为10nm-100nm。

进一步地，所述上方部具有一截平顶部，以及所述上方部的表面为圆锥面。

进一步地，所述上方部具有一截平顶部，所述上方部由3个第三区域与3个第四区域彼此相间隔排列而形成，且其中，所述上方部的所述第三区域与所述下方部的所述第一区域相对应，以及所述上方部的所述第四区域与所述下方部的所述第二区域相对应。

进一步地，所述第三区域为弧面，以及所述第四区域为不具有弧度的平坦面。

进一步地，所述上方部具有一截平顶部，所述上方部的表面为三角锥面，以及所述突起结构的每一者更包含介于所述上方部与所述下方部之间的一中间部，所述中间部由3个第五区域与3个第六区域彼此相间隔排列而形成，且其中，所述中间部的所述第五区域具有一或多个第四凸部并且与所述下方部的所述第一区域相对应，以及所述中间部的所述第六区域与所述下方部的所述第二区域相对应。

进一步地，所述第四凸部呈圆形并且具有20nm-200nm的直径。

本发明的其他实施样态以及优点可从以下与用以例示本发明原理范例的随附图式相结合的详细说明而更显明白。此外，为了不对本发明造成不必要的混淆，在本说明书中将不再赘述为人所熟知的组件与原理。

附图说明

在本发明的图式中，相同的参考符号代表相同或类似的组件。此外，由于所述图式仅为示例，故其并非按照实际比例绘制。

图1显示依照本发明的一实施例的图案化基板的部分的示意图。

图2A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构的俯视图。

图2B概略地显示图2A的突起结构的侧视图。

图3A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构的俯视图。

图3B概略地显示图3A的突起结构的侧视图。

图4概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构的俯视图。

图5概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构的俯视图。

图6A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构的俯视图。

图6B概略地显示图6A的突起结构的侧视图。

图7A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构的俯视图。

图7B概略地显示图7A的突起结构的侧视图。

图8A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构的俯视图。

图8B概略地显示图8A的突起结构的侧视图。

图9A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构的俯视图。

图9B概略地显示图9A的突起结构的侧视图。

图10A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构的俯视图。

图10B概略地显示图10A的突起结构的侧视图。

图11为图3A所示的突起结构的俯视扫描式电子显微(SEM)影像。

图12为图4所示的突起结构的俯视扫描式电子显微影像。

图13为图7A所示的突起结构的俯视扫描式电子显微影像。

附图标记说明：

1-图案化基板；3-表面；3a-基板表面；5-突起结构；5a-突起结构；5b-突起结构；5c-突起结构；5d-突起结构；5e-突起结构；5f-突起结构；5g-突起结构；5h-突起结构；5i-突起结构；7-第一凸部；9-第二凸部；11-第一孔洞；12-第二孔洞；13-第三凸部；14-第三孔洞；15-第四凸部；16-第四孔洞；51-上方部；51a-第三区域；51b-第四区域；52-下方部；52a-第一区域；52b-第二区域；53-上方部；53a-三角锥面；54-下方部；54a-第一区域；54b-第二区域；55-中间部；55a-第五区域；55b-第六区域；56-上方部；56a-第三区域；56b-第四区域；56c-截平顶部；57-下方部；57a-第一区域；57b-第二区域；58-上方部；58a-三角锥面；58b-截平顶部；59-下方部；59a-第一区域；59b-第二区域；60-中间部；60a-第五区域；60b-第六区域。

具体实施方式

图1显示依照本发明的一实施例的图案化基板的部分的示意图。如图1所示，图案化基板1包含表面3，表面10具有多个通过蚀刻和/或沉积处理所形成的突起结构5。图案化基板1可例如为蓝宝石基板或硅基板，但不限于此。在图案化基板1上，突起结构5可被均匀分布，或者以例如交错排列等特定方式加以分布。在本发明的一实施例中，位于两相邻的突起结构5之间的基板表面3a可为平坦，借以提供适用于后续发光二极管磊晶的初始表面。

以下将详细说明图1的突起结构的各种实施态样。

图2A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构5a的俯视图，以及图2B概略地显示图2A的突起结构5a的侧视图。如图2A与2B所示，每一突起结构5a可包含一上方部51以及一下方部52。下方部52的表面可为圆锥面并且具有至少一第一区域52a以及至少一第二区域52b。第一区域52a与第二区域52b彼此相间隔排列。第一区域52a可具有一或多个第一凸部7。在本发明的一实施例中，第一凸部7例如可呈圆形并且具有20nm-200nm的直径。在本发明的一实施例中，上方部51的表面可为圆锥面。

又，图3A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构5b的俯视图，以及图3B概略地显示图3A的突起结构5b的侧视图。图3A与3B的突起结构5b乃为图2A与2B的突起结构5a的一变形例，其差异在于：图3A与3B的突起结构5b的上方部51是例如由3个第三区域51a与3个第四区域51b彼此相间隔排列而形成。又例如，在本实施例中，上方部51的第三区域51a可与下方部52的第一区域52a相对应，以及上方部51的第四区域51b可与下方部52的第二区域52b相对应，但不限于此。例如，在本实施例中，第三区域51a可为弧面，以及第四区域51b可为不具有弧度的平坦面。此种弧面与不具有弧度的平坦面的设置可有助于使发光二极管所产生的光线发射至外界，借以提升发光二极管的出光效率。

图4概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构5c的俯视图。图4的突起结构5c乃为图3A与3B的突起结构5b的一变形例，其差异在于：图4的突起结构5c的上方部51的第四区域51b具有一或多个第二凸部9。在本发明的一实施例中，第二凸部9例如可呈圆形并且具有20nm-200nm的直径。如上所述，第三区域51a可例如为弧面。

图5概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构5d的俯视图。图5的突起结构5d乃为图3A与3B的突起结构5b的另一变形例，其差异在于：图5的突起结构5d的下方部52的第二区域52b可具有一或多个第一孔洞11，以及上方部51的第三区域51a可具有一或多个第二孔洞12。在本发明的实施例中，第一孔洞11与第二孔洞12的开口的宽度可小于0.2μm，较佳为10nm-100nm。第一孔洞11与第二孔洞12可为具有任何形状的孔洞。例如，在一实施例中，第一孔洞11与第二孔洞12可为圆形孔洞并且具有小于0.2μm的直径，较佳为10nm-100nm。第一孔洞11与第二孔洞12可进一步提供更多的散射表面，此有助于促使发光二极管所产生的光线发射至外界，借以提升发光二极管的出光效率。此外，如上所述，第四区域51b可例如为不具有弧度的平坦面。

图6A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构5e的俯视图，以及图6B概略地显示图6A的突起结构5e的侧视图。如图6A与6B所示，突起结构5e的上方部53的表面可为三角锥面，突起结构5e的下方部54的表面可为圆锥面并且具有至少一第一区域54a以及至少一第二区域54b，第一区域54a与第二区域54b彼此相间隔排列。第一区域54a可具有一或多个第一凸部7，以及第二区域54b可具有一或多个第三凸部13。每一突起结构5e可更包含介于上方部53与下方部54之间的一中间部55。中间部55是例如由3个第五区域55a与3个第六区域55b彼此相间隔排列而形成。中间部55的第五区域55a可具有一或多个第四凸部15并且与下方部54的第一区域54a相对应，以及中间部55的第六区域55b与下方部54的第二区域54b相对应。在本实施例中，中间部55的第六区域55b可例如为不具有弧度的平坦面。上方部53的三角锥面53a可与中间部55的第六区域55b相接。在本发明的实施例中，第三凸部13与第四凸部15例如可呈圆形并且具有20nm-200nm的直径。

又，图7A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构5f的俯视图，以及图7B概略地显示图7A的突起结构5f的侧视图。图7A与7B的突起结构5f乃为图6A与6B的突起结构5e的一变形例，其差异在于：图7A与7B所示的突起结构5f的第二区域54b可具有一或多个第三孔洞14，以及第五区域55a可具有一或多个第四孔洞16。在本实施例中，中间部55的第六区域55b可例如为不具有弧度的平坦面。在本发明的实施例中，第三孔洞14与第四孔洞16的开口的宽度可小于0.2μm，较佳为10nm-100nm。第三孔洞14与第四孔洞16可为具有任何形状的孔洞。例如，在一实施例中，第三孔洞14与第四孔洞16可为圆形孔洞并且具有小于0.2μm的直径，较佳为10nm-100nm。第三孔洞14与第四孔洞16可提供更多的散射表面，此有助于促使发光二极管所产生的光线发射至外界，借以提升发光二极管的出光效率。

图8A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构5g的俯视图，以及图8B概略地显示图8A的突起结构5g的侧视图。如图8A与8B所示，突起结构5g的上方部56可具有一截平(truncated)顶部56c。突起结构5g的上方部56与下方部57的表面可为圆锥面。下方部57可具有至少一第一区域57a以及至少一第二区域57b，第一区域57a与第二区域57b彼此相间隔排列。第一区域57a可具有一或多个第一凸部7。

图9A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构5h的俯视图，以及图9B概略地显示图9A的突起结构5h的侧视图。图9A与9B的突起结构5h乃为图8A与8B的突起结构5g的一变形例，其差异在于：图9A与9B的突起结构5h的上方部56是例如由3个第三区域56a与3个第四区域56b彼此相间隔排列而形成。上方部56的第三区域56a与下方部57的第一区域57a相对应，以及上方部56的第四区域56b与下方部57的第二区域57b相对应。例如，在本实施例中，第三区域56a可为弧面，以及第四区域56b可为不具有弧度的平坦面。

图10A概略地显示依照本发明的一实施例的突起结构5i的俯视图，以及图10B概略地显示图10A的突起结构5i的侧视图。如图10A与10B所示，突起结构5i的上方部58可具有一截平顶部58b，上方部58的表面可为三角锥面。突起结构5i的下方部59的表面可为圆锥面并且具有至少一第一区域59a以及至少一第二区域59b，第一区域59a与第二区域59b彼此相间隔排列。第一区域59a可具有一或多个第一凸部7。每一突起结构5i可更包含介于上方部58与下方部59之间的一中间部60。中间部60是例如由3个第五区域60a与3个第六区域60b彼此相间隔排列而形成。中间部60的第五区域60a可具有一或多个第四凸部15并且与下方部59的第一区域59a相对应，以及中间部60的第六区域60b与下方部59的第二区域59b相对应。上方部58的三角锥面58a可与中间部60的第六区域60b相接。

我们应了解图2A、图2B、图3A、图3B、图4、图5、图6A、图6B、图7A、图7B、图8A、图8B、图9A、图9B、图10A、以及图10B中所示的虚线仅是为了说明各区域的目的而绘制，其并非对本发明造成任何限制。

图11为图3A所示的突起结构的俯视扫描式电子显微(SEM)影像。图12为图4所示的突起结构的俯视扫描式电子显微影像。图13为图7A所示的突起结构的俯视扫描式电子显微影像。

在本发明的实施例中，突起结构可为圆锥体或截头圆锥体，但也可为角锥体、角柱体、半球体等。圆锥体或截头圆锥体的形态在后续的磊晶制程中能够提供较佳的制程稳定性。在本发明中，每一突起结构的宽度可介于2μm与3μm之间，而其高度则可介于1μm与2μm之间，但不限于此。然而，过高的高度可能会造成后续磊晶上的困难。此处的宽度是指突起结构的直径，而高度则是指突起结构的底部至顶部的距离。

在本发明中，由于突起结构的下方部的表面为圆锥面，所以有利于后续磊晶的稳定性。此外，本发明的第一孔洞、第二孔洞、第三孔洞、第四孔洞、第一凸部、第二凸部、第三凸部以及第四凸部可提供更多的散射表面，此有助于促使发光二极管所产生的光线发射至外界，借以提升发光二极管的出光效率。再者，可通过使具有凸部的区域与不具有凸部的区域交错排列，而进一步提升发光二极管的出光效率。因此，包含具有例如图2A-图10B所示的配置的突起结构的图案化基板优于现有的图案化基板。

虽然本发明已参考较佳实施例及图式详加说明，但熟习本项技艺者可了解在不离开本发明的精神与范围的情况下，可进行各种修改、变化以及等效替代，然而这些修改、变化以及等效替代仍落入本发明的权利要求范围内。