[發(fā)明專利]一種LED外延片、LED芯片、LED以及制作方法

無效

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• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN103400911A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳飛翔;陳家洛;陳立人;余長治
• 申請（專利權(quán)）人: 聚燦光電科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01L33/10
• 分類號: H01L33/10;H01L33/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 常亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及LED制造領(lǐng)域，具體涉及了一種LED外延片、LED芯片、LED以及制作方法。

背景技術(shù)

隨著氮化物（市場上一般為GaN）基第三代半導(dǎo)體材料的興起，藍色以及白色發(fā)光二極管（LED）的研制成功，發(fā)光強度發(fā)光效率的不斷提高，LED已經(jīng)被公認(rèn)為最有可能進入通用照明領(lǐng)域的新型固態(tài)冷光源，因而在近年來成為全球關(guān)注的焦點。LED的發(fā)光效率一般稱為外部量子效率，它主要取決于LED的內(nèi)量子效率與出光效率的乘積。為了提高LED的內(nèi)量子效率和出光效率，目前已有多項技術(shù)被應(yīng)用在LED研究當(dāng)中，如側(cè)向外延生長技術(shù)、表面粗化、納米壓印技術(shù)以及金屬鏡面反射層技術(shù)等。而近年來提出的圖形化襯底技術(shù)能有效地提高GaN基LED（市場上一般為藍寶石襯底）的出光效率，成為了目前藍寶石襯底GaN基LED領(lǐng)域的研究熱點。作為圖形化襯底技術(shù)的關(guān)鍵，襯底圖案演變至今，對LED的出光效率和外延質(zhì)量改善顯著，已成為提高LED性能的重要途徑。襯底圖案對LED光學(xué)性能的提高體現(xiàn)為兩方面：一方面，圖案通過散射/反射改變光的軌跡，使光在界面初射的入射角變小（小于全反射臨界角），從而透射而出，提高光的提光效率；另一方面，圖案還可以使得后續(xù)的GaN生長出現(xiàn)側(cè)向磊晶的效果，減少晶體缺陷，提高內(nèi)量子效率。

請參見圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的LED外延片的截面結(jié)構(gòu)示意圖，LED芯片的制作工藝主要為：采用在圖形襯底120上制作外延層130得到LED外延片100，然后在LED外延片100上制作透明導(dǎo)電層和連接電極得到LED芯片，最后將LED芯片經(jīng)過封裝工序最終得到LED；同時由于外延層130與圖形襯底120之間的界面1a的背光反射率有限，以圖形襯底120的材料為藍寶石，外延層130的材料為GaN為例，背光反射率只有2.2%，因此為了提高LED外延片100的背光反射率，現(xiàn)有一般在圖形襯底120背面蒸鍍DBR（布拉格反射鏡）反射層110，請參見圖2中箭頭方向所示的光傳輸路徑圖，外延層130的背光經(jīng)圖形襯底120折射到達圖形襯底120與DBR反射層110之間的界面1b，經(jīng)界面1b反射后成為正光，正光再經(jīng)圖形襯底120折射到外延層130，以達到提高出光效率的效果。然而如上所述，通過DBR反射層110大幅度提高了出光效率的同時，由于光需要反復(fù)通過圖形襯底120傳輸，導(dǎo)致光在傳輸過程中被圖形襯底120較大量地吸收，產(chǎn)生較多的吸收損耗，不僅影響了LED的出光效率，同時也增加了LED外延片的發(fā)熱量，進而影響LED外延片、LED芯片以及LED的制作工藝和外觀。

因此，有必要尋求技術(shù)方案對上述技術(shù)問題進行改進。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種LED外延片、LED芯片、LED以及制作方法，有效提高了LED的出光效率，同時還有效減少了LED外延片的發(fā)熱量，避免對LED外延片、LED芯片以及LED的制作工藝和外觀產(chǎn)生不利影響。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種LED外延片，包括反射層、襯底和外延層，所述的襯底介于反射層與外延層之間，其中，所述的襯底與外延層之間的界面設(shè)有呈周期條形分布的鏤空結(jié)構(gòu)，所述的鏤空結(jié)構(gòu)內(nèi)的介質(zhì)為空氣。

優(yōu)選地，所述的襯底材料選自藍寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、氮化鎵、氮化鋁和尖晶石中的任意一種；所述的外延層材料選自AlN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInGaN中的任意一種或幾種的結(jié)合。

優(yōu)選地，所述的鏤空結(jié)構(gòu)的截面呈三角形或梯形或矩形或菱形或圓形或六角形形狀。

優(yōu)選地，所述的鏤空結(jié)構(gòu)高度為1.5-1.8μm，鏤空結(jié)構(gòu)截面的最大寬度為3-3.2μm，鏤空結(jié)構(gòu)之間的間距為0.8-1μm。

優(yōu)選地，所述的反射層為DBR反射層。

一種LED芯片，包括LED外延片，以及依次成形在LED外延片上的透明導(dǎo)電層和連接電極，其中，所述的LED外延片采用如上所述的LED外延片。

一種LED，包括LED芯片和用于封裝LED芯片的封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述的LED芯片采用如上所述的LED芯片。

一種如上所述的LED外延片的制作方法，其操作步驟包括：

a）、在襯底上制作SiO₂層；

b）、對上述步驟a）得到的SiO₂層進行光刻工藝處理，在襯底上得到呈周期條形分布的SiO₂圖形；

c）、在分布有SiO₂圖形的襯底面上制作外延層，得到初始LED外延片；