[發明專利]LED發光芯片的光提取層及LED裝置

有效

• 申請號: 201210585623.0
• 申請日: 2012-12-30
• 公開（公告）號: CN103022310A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 康學軍;李鵬;張冀
• 申請（專利權）人: 佛山市國星半導體技術有限公司
• 主分類號: H01L33/44
• 分類號: H01L33/44;H01L33/48
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及半導體發光器件，尤其涉及一種能夠同時提高取光效率和出光效率的LED芯片的光提取層及LED裝置。

背景技術

近年來，隨著半導體照明的不斷深入發展，發光二極管（LED）以其高電光轉換效率和綠色環保的優勢受到越來越廣泛的關注。半導體照明產品中的核心組成部分是LED芯片，其研究與生產技術有了飛速的發展，芯片亮度和可靠性不斷提高。在LED芯片的研發和生產過程中，器件外量子效率的提高一直是核心內容，因此，光提取效率的提高顯得至關重要。LED芯片的光提取效率是指出射到芯片外可供利用的光子與外延片的有源區由電子空穴復合所產生的光子的比例。

在傳統LED芯片中，由于襯底吸收、電極阻擋、出光面的全反射等因素的存在，光提取效率很低，并且絕大部分光子被限制在芯片內部無法出射而轉變成熱，從而成為影響芯片可靠性的不良因素。

為提高光提取效率，公開號CN101071840A（公開日為2007年11月14日）的專利申請公開了一種發光器件，包括半導體層和光提取層，其中，光提取層由折射率等于或者高于該半導體層的折射率的材料制成，且該光提取層為多孔結構，孔內填充透明導電氧化物。該發光器件雖然提高了半導體層與光提取層界面上的光提取效率，但是在光提取層與環氧樹脂界面上發生全反射的臨界角減小了，不利于LED芯片封裝器件的出光，仍然存在LED發光器件出光效率低的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種LED發光器件，以能夠同時提高LED發光器件的光提取效率和出光效率。

基于此，本發明還提供了一種LED芯片及其制作方法和LED裝置。本發明采用如下技術方案：

一種LED發光芯片的光提取層，所述LED發光芯片包括半導體層和與所述半導體層直接接觸的光提取層，所述光提取層與所述半導體層直接接觸的表面為第一表面，所述光提取層與外部介質直接接觸的表面為第二表面，所述第一表面的折射率不小于所述半導體層的折射率，且所述光提取層的折射率從所述第一表面至所述第二表面呈遞減變化趨勢，且所述第二表面的折射率不大于所述外部介質的折射率。

進一步地，所述光提取層只有一層，制備所述光提取層的材料的各組分的含量隨著所述光提取層厚度的變化而變化，使所述光提取層的折射率隨著所述光提取層的厚度的增加而減小。

進一步地，所述光提取層由k層光提取子層組成，第i層光提取子層的折射率大于第i+1層的光提取子層的折射率；

其中，所述第i層光提取子層比所述第i+1層光提取子層靠近所述半導體層，i，k均為整數，k>1，1≤i<k。

進一步地，所述LED發光芯片為垂直結構、正裝結構或倒裝結構。

進一步地，所述LED發光芯片包括:襯底、位于所述襯底的第一端面之上的P型氮化鎵層、位于所述P型氮化鎵層之上的量子阱發光層、位于所述量子阱發光層之上的所述N型氮化鎵層、位于所述N型氮化鎵層的第一區域之上的N電極、位于所述N型氮化鎵層的第二區域之上的光提取層以及位于所述襯底的第二端面之上的P電極；

其中，所述N型氮化鎵層的第一區域和第二區域構成N型氮化鎵層；所述第一端面和所述第二端面為所述襯底相對的兩個端面。

進一步地，所述LED發光芯片還包括導電層，所述導電層內含有若干個孔，所述孔內填充如上述任一項所述的光提取層。

進一步地，所述LED發光芯片包括：襯底、位于所述襯底之上的N型氮化鎵層、位于所述N型氮化鎵層的第一區域之上的量子阱發光層、位于所述N型氮化鎵層的第二區域之上的N電極、位于所述量子阱發光層之上的P型氮化鎵層、位于所述P型氮化鎵層之上的導電層、以及位于導電層之上的P電極；

其中，N型氮化鎵層的第一區域和第二區域構成N型氮化鎵層。

進一步地，所述導電層由透明導電氧化物制成。

進一步地，采用復合物xTiO₂/(1-x)SiO₂或xNb₂O₅/(1-x)SiO₂制作所述光提取層，其中，0≤x≤1。

一種LED裝置，包括，支架、位于所述支架之上的LED芯片和金屬引線，其中，所述LED芯片采用上述任一項所述的結構。

進一步地，還包括，位于所述LED芯片之上的環氧樹脂。