[發明專利]發光二極管芯片及其制作方法

有效

• 申請號: 201410370983.8
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104091869B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 胡棄疾;苗振林;汪延明
• 申請（專利權）人: 湘能華磊光電股份有限公司
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L33/10;H01L33/00
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務所(特殊普通合伙)11442
• 代理人: 馬佑平

技術領域

本申請涉及發光二極管芯片制造技術，更具體地，涉及一種同時利用圖形化藍寶石襯底技術和分布式布拉格反射技術來制作的發光二極管芯片及其制作方法。

背景技術

發光二極管(Light-Emitting?Diode，簡稱LED)是一種將電能轉化為光能的半導體電子器件。當電流流過時，電子與空穴在其內復合而發出單色光。LED照明已廣泛應用于家居、裝飾、辦公、招牌甚至路燈用途。

LED芯片所選襯底材料大致有三種：藍寶石(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(SiC)。以藍寶石作為襯底的LED芯片是指氮化鎵(GaN)基材料和器件的外延層生長在藍寶石襯底上。LED芯片通常會采用分布式布拉格反射(Distributed?Bragg?Reflection，簡稱DBR)，全方位反射鏡(Omni-Directional?Reflector，簡稱ODR)等技術增加反射率以提高芯片亮度。

DBR是由兩種不同折射率的材料以ABAB的方式交替排列組成的周期結構，每層材料的光學厚度為中心反射波長的1/4。布拉格反射鏡對垂直入射的光反射效果較好，其反射率可達99％以上。目前常用氧化硅和氧化鈦相互交替的DBR結構，也有加入氧化鉭的DBR結構。ODR是在DBR的基礎上蒸鍍Al、Cr、Au或其它金屬形成的。圖1是利用DBR和ODR技術制作的LED芯片的結構示意圖。如圖1所示，藍寶石襯底101，藍寶石襯底101具有上表面111和下表面112。外延層102位于藍寶石襯底101之上，其中上表面111靠近外延層102。電流擴展層103位于外延層102之上，電流擴展層103包括電流阻擋層(Current?Blocking?Layer，簡稱CBL)、透明導電(例如氧化銦錫(Indium?Tin?Oxides，簡稱ITO)層、金屬電極、氧化硅保護層。在藍寶石襯底101的下表面112利用DBR或ODR技術形成分布式布拉格反射/全方位反射鏡層104。

DBR反射率雖然高，但DBR只能在垂直方向進行反射，有些發生全反射的光經過DBR反射后仍然會發生全反射，不能被有效利用。雖然ODR能將光進行全角度反射，減小光發生全反射的幾率，但由于金屬本身會吸收部分光，所以ODR芯片的亮度不如DBR，而且ODR需要鍍Al、Cr、Au等貴金屬，成本比DBR高。

因此，需要一種新的LED芯片制作方法以解決DBR和ODR技術的上述缺陷。

發明內容

有鑒于此，本申請提供一種發光二極管芯片及其制作方法以解決上述問題。

本申請公開了一種發光二極管芯片，其特征在于，包括：電流擴展層；外延層，位于所述電流擴展層之下；圖形化藍寶石襯底，位于所述外延層之下，其中所述圖形化藍寶石襯底具有上表面和下表面，所述上表面靠近所述外延層；以及分布式布拉格反射層，覆蓋所述圖形化藍寶石襯底的所述下表面。

所述圖形化藍寶石襯底是通過感應耦合等離子刻蝕方法對藍寶石襯底進行刻蝕形成的。

所述圖形化藍寶石襯底的圖形為圓錐形。

所述分布式布拉格反射層是通過真空鍍膜技術在所述圖形化藍寶石襯底的所述下表面交替排列不同氧化物層所形成。

所述不同氧化物層為二氧化硅層和二氧化鈦層，共計20～40層。

本申請還公開了一種發光二極管芯片制作方法，其特征在于，包括：提供藍寶石襯底，其中所述藍寶石襯底具有上表面和下表面；在所述藍寶石襯底的所述上表面上形成外延層；在所述外延層之上形成電流擴展層；對所述藍寶石襯底的所述下表面進行刻蝕形成圖形化藍寶石襯底；以及形成分布式布拉格反射層，用以覆蓋所述圖形化藍寶石襯底的下表面。

通過感應耦合等離子刻蝕方法對所述藍寶石襯底進行刻蝕形成所述圖形化藍寶石襯底。

所述圖形化藍寶石襯底的圖形為圓錐形。

通過真空鍍膜技術在所述圖形化藍寶石襯底的所述下表面交替排列不同氧化物層形成所述分布式布拉格反射層。

所述不同氧化物層為二氧化硅層和二氧化鈦層，共計20～40層。

本申請結合圖形化藍寶石襯底技術和分布式布拉格反射技術來制作發光二極管芯片，相比現有技術相比，達到如下效果：

1)本發明利用圖形化藍寶石襯底技術提高了發光二極管芯片底部的光的發射角度，減少分布式布拉格反射技術的光發生全反射的幾率，增加了光的出射幾率。

2)本發明無需鍍金屬，節省成本。

當然，實施本申請的任一產品必不一定需要同時達到以上所述的所有技術效果。

附圖說明