[發(fā)明專(zhuān)利]一種LED表面粗化芯片以及制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310424414.2
• 申請(qǐng)日: 2013-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103456855A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳飛翔;陳家洛;陳立人;余長(zhǎng)治
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 聚燦光電科技（蘇州）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L33/22
• 分類(lèi)號(hào): H01L33/22;H01L33/14;H01L33/00
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)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)明涉及一種LED芯片，具體涉及了一種LED表面粗化芯片以及制作方法。

背景技術(shù)

眾所周知，LED芯片的轉(zhuǎn)換效率=電流注入效率×內(nèi)量子效率×出光效率；其中，內(nèi)量子效率主要由LED芯片的外延生長(zhǎng)技術(shù)和外延材料特性所決定，如采用GaN外延材料制成的LED芯片目前可達(dá)到99%，已基本接近其理論極限狀況，引起內(nèi)量子效率的提高已經(jīng)沒(méi)有較大空間；電流注入效率主要取決于LED芯片的電極設(shè)計(jì)和歐姆接觸，目前良好的LED芯片的電流注入效率也可達(dá)到98%以上；而出光效率主要由LED芯片表面特性和結(jié)構(gòu)決定，目前LED芯片的出光效率普遍在10-70%左右，因此出光效率的提高空間較大。為此，現(xiàn)有較多的公開(kāi)技術(shù)，如襯底背鍍DBR、側(cè)壁腐蝕、表面粗化或倒裝工藝來(lái)提高LED芯片的出光效率，其中，表面粗化被普遍認(rèn)為是提高LED芯片出光效率的有效方法。

現(xiàn)有常規(guī)LED芯片的主要制作工藝為：襯底（一般采用藍(lán)寶石材料）依次制作成形由n-GaN層、發(fā)光層以及p-GaN層組成的外延層，然后在p-GaN層成形透明導(dǎo)電層（一般采用ITO材料），最后分別在n-GaN層和p-GaN層依次制作成形n型電極和p型電極。由于GaN的折射率在2.5左右，而空氣的折射率為1，兩者之間的折射率相差較大，所以LED芯片與空間界面上存在較嚴(yán)重的全反射現(xiàn)象，導(dǎo)致LED芯片中發(fā)光層產(chǎn)生的光僅有少部分能出射，大多數(shù)光由于全反射現(xiàn)象而被限制在LED芯片內(nèi)部，因此現(xiàn)有優(yōu)化技術(shù)提出通過(guò)對(duì)LED芯片的p-GaN層進(jìn)行表面粗化，因而可以避免如前所述的全反射現(xiàn)象，增加LED芯片的表面出光，進(jìn)而提高LED芯片的轉(zhuǎn)換效率。

然而現(xiàn)有公開(kāi)的LED芯片表面粗化技術(shù)需改變外延層的制作成形工藝，以增加p-GaN層的厚度，進(jìn)而滿(mǎn)足對(duì)p-GaN層進(jìn)行表面粗化中干法或濕法刻蝕的要求，普遍存在技術(shù)要求較高、制作過(guò)程不易控制等缺點(diǎn)，同時(shí)由于透明導(dǎo)電層與具有表面粗化結(jié)構(gòu)的p-GaN層直接接觸，會(huì)引起LED芯片中透明導(dǎo)電層與p-GaN層之間的歐姆接觸問(wèn)題，即導(dǎo)致二者之間的表面接觸電阻增加，進(jìn)而導(dǎo)致LED芯片的正向電壓升高，最終導(dǎo)致LED芯片的電流注入效率降低，不利于最終制作得到的LED芯片的轉(zhuǎn)換效率。

如公開(kāi)號(hào)為CN101702419A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種GaN基LED芯片結(jié)構(gòu)中p-GaN層或ITO層的表面粗化方法，該方法包括如下步驟：(1)在半導(dǎo)體襯底上依次生長(zhǎng)低溫GaN緩沖層、不摻雜GaN層、n-GaN層、多量子阱層、p-GaN層的層疊式結(jié)構(gòu)和蒸鍍ITO電流擴(kuò)展層；(2)制備單層鎳納米粒子作為掩模，在p-GaN層或ITO層表面制作粗化結(jié)構(gòu)。本發(fā)明方法步驟簡(jiǎn)單，成本低，粗化效果好；通過(guò)本發(fā)明方法對(duì)GaN基LED的p-GaN層或ITO層進(jìn)行表面粗化，可以抑制芯片內(nèi)光子的全反射，提高器件的出光效率。該專(zhuān)利雖然對(duì)表面粗化工藝進(jìn)行了一定程度地簡(jiǎn)化，但同樣存在上述的透明導(dǎo)電層與p-GaN層之間的歐姆接觸問(wèn)題。

因此，有必要尋求一種LED芯片的表面粗化結(jié)構(gòu)或工藝，該結(jié)構(gòu)或工藝即可有效減少或避免全反射現(xiàn)象，進(jìn)而提高LED芯片的出光效率，又可同時(shí)避免產(chǎn)生透明導(dǎo)電層與p-GaN層之間的歐姆接觸問(wèn)題，進(jìn)而確保LED芯片的電流注入效率。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種LED表面粗化芯片以及制作方法，即可有效減少或避免全反射現(xiàn)象，進(jìn)而提高LED芯片的出光效率，又可同時(shí)避免產(chǎn)生透明導(dǎo)電層與p-GaN層之間的歐姆接觸問(wèn)題，進(jìn)而確保LED芯片的電流注入效率，最終有效確保LED芯片的轉(zhuǎn)換效率得到提高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種LED表面粗化芯片，所述LED芯片包括襯底以及成形在所述襯底上的外延層，所述外延層依次包括n-GaN層、發(fā)光層和p-GaN層；所述p-GaN層上成形有透明導(dǎo)電層；以及分別成形在所述n-GaN層和所述透明導(dǎo)電層上的n型電極和p型電極，其中，所述p-GaN層表面設(shè)有多個(gè)粗化圖形；所述透明導(dǎo)電層設(shè)有多個(gè)開(kāi)孔圖形，使得全部或部分粗化圖形暴露在該開(kāi)孔圖形中。

優(yōu)選地，所述開(kāi)孔圖形為圓形、橢圓形或多邊形形狀。

優(yōu)選地，所述開(kāi)孔圖形的最大尺寸為2-15μm，所述開(kāi)孔圖形之間的間距為5-50μm。

優(yōu)選地，所述開(kāi)孔圖形排列呈蜂窩型或井字型形狀。

優(yōu)選地，所述開(kāi)孔圖形的總面積占所述LED表面粗化芯片總出光面積的5-25%。

優(yōu)選地，所述透明導(dǎo)電層的材料選自ITO、ZnO、CdO、Cd₂SnO₄中的任意一種。