发光二极管芯片及其制作方法技术

本申请公开了一种发光二极管芯片，其特征在于，包括：电流扩展层；外延层，位于所述电流扩展层之下；图形化蓝宝石衬底，位于所述外延层之下，其中所述图形化蓝宝石衬底具有上表面和下表面，所述上表面靠近所述外延层；以及分布式布拉格反射层，覆盖所述图形化蓝宝石衬底的所述下表面。本申请结合图形化蓝宝石衬底技术和分布式布拉格反射技术来制作发光二极管芯片，提高了发光二极管芯片底部的光的发射角度，减少分布式布拉格反射技术的光发生全反射的几率，增加了光的出射几率。

【技术实现步骤摘要】
发光二极管芯片及其制作方法
本申请涉及发光二极管芯片制造技术，更具体地，涉及一种同时利用图形化蓝宝石衬底技术和分布式布拉格反射技术来制作的发光二极管芯片及其制作方法。
技术介绍
发光二极管(Light-EmittingDiode，简称LED)是一种将电能转化为光能的半导体电子器件。当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光。LED照明已广泛应用于家居、装饰、办公、招牌甚至路灯用途。LED芯片所选衬底材料大致有三种：蓝宝石(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(SiC)。以蓝宝石作为衬底的LED芯片是指氮化镓(GaN)基材料和器件的外延层生长在蓝宝石衬底上。LED芯片通常会采用分布式布拉格反射(DistributedBraggReflection，简称DBR)，全方位反射镜(Omni-DirectionalReflector，简称ODR)等技术增加反射率以提高芯片亮度。DBR是由两种不同折射率的材料以ABAB的方式交替排列组成的周期结构，每层材料的光学厚度为中心反射波长的1/4。布拉格反射镜对垂直入射的光反射效果较好，其反射率可达99％以上。目前常用氧化硅和氧化钛相互交替的DBR结构，也有加入氧化钽的DBR结构。ODR是在DBR的基础上蒸镀Al、Cr、Au或其它金属形成的。图1是利用DBR和ODR技术制作的LED芯片的结构示意图。如图1所示，蓝宝石衬底101，蓝宝石衬底101具有上表面111和下表面112。外延层102位于蓝宝石衬底101之上，其中上表面111靠近外延层102。电流扩展层103位于外延层102之上，电流扩展层103包括电流阻挡层(CurrentBlockingLayer，简称CBL)、透明导电(例如氧化铟锡(IndiumTinOxides，简称ITO)层、金属电极、氧化硅保护层。在蓝宝石衬底101的下表面112利用DBR或ODR技术形成分布式布拉格反射/全方位反射镜层104。DBR反射率虽然高，但DBR只能在垂直方向进行反射，有些发生全反射的光经过DBR反射后仍然会发生全反射，不能被有效利用。虽然ODR能将光进行全角度反射，减小光发生全反射的几率，但由于金属本身会吸收部分光，所以ODR芯片的亮度不如DBR，而且ODR需要镀Al、Cr、Au等贵金属，成本比DBR高。因此，需要一种新的LED芯片制作方法以解决DBR和ODR技术的上述缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种发光二极管芯片及其制作方法以解决上述问题。本申请公开了一种发光二极管芯片，其特征在于，包括：电流扩展层；外延层，位于所述电流扩展层之下；图形化蓝宝石衬底，位于所述外延层之下，其中所述图形化蓝宝石衬底具有上表面和下表面，所述上表面靠近所述外延层；以及分布式布拉格反射层，覆盖所述图形化蓝宝石衬底的所述下表面。所述图形化蓝宝石衬底是通过感应耦合等离子刻蚀方法对蓝宝石衬底进行刻蚀形成的。所述图形化蓝宝石衬底的图形为圆锥形。所述分布式布拉格反射层是通过真空镀膜技术在所述图形化蓝宝石衬底的所述下表面交替排列不同氧化物层所形成。所述不同氧化物层为二氧化硅层和二氧化钛层，共计20～40层。本申请还公开了一种发光二极管芯片制作方法，其特征在于，包括：提供蓝宝石衬底，其中所述蓝宝石衬底具有上表面和下表面；在所述蓝宝石衬底的所述上表面上形成外延层；在所述外延层之上形成电流扩展层；对所述蓝宝石衬底的所述下表面进行刻蚀形成图形化蓝宝石衬底；以及形成分布式布拉格反射层，用以覆盖所述图形化蓝宝石衬底的下表面。通过感应耦合等离子刻蚀方法对所述蓝宝石衬底进行刻蚀形成所述图形化蓝宝石衬底。所述图形化蓝宝石衬底的图形为圆锥形。通过真空镀膜技术在所述图形化蓝宝石衬底的所述下表面交替排列不同氧化物层形成所述分布式布拉格反射层。所述不同氧化物层为二氧化硅层和二氧化钛层，共计20～40层。本申请结合图形化蓝宝石衬底技术和分布式布拉格反射技术来制作发光二极管芯片，相比现有技术相比，达到如下效果：1)本专利技术利用图形化蓝宝石衬底技术提高了发光二极管芯片底部的光的发射角度，减少分布式布拉格反射技术的光发生全反射的几率，增加了光的出射几率。2)本专利技术无需镀金属，节省成本。当然，实施本申请的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1是利用DBR和ODR技术制作的LED芯片的结构示意图。图2为依据本专利技术一实施例的LED芯片制作方法的流程示意图。图3-图7为利用图2的LED芯片制作方法制作LED芯片的过程示意图。图8为依据本专利技术一实施例的LED芯片800的结构示意图。具体实施方式如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。图形化蓝宝石衬底(PatternedSapphireSubstrate，简称PSS)是近年发展的一种LED芯片制作技术，是以蚀刻(干式蚀刻或湿式蚀刻)的方式在蓝宝石衬底上设计制作出微米级或纳米级的具有微结构特定规则的图案，藉以控制LED之输出光形式(蓝宝石基板上的凹凸图案会产生光散射或折射的效果增加光的取出率)，同时GaN薄膜成长于图案化蓝宝石基板上会产生横向磊晶的效果，减少生长在蓝宝石基板上GaN之间的差排缺陷，改善磊晶质量，并提升LED内部量子效率、增加光萃取效率。有源区发出的光，经PSS后改变了全反射光的出射角，增加了光从蓝宝石衬底出射的几率，从而提高了光的提取效率，与成长于一般蓝宝石衬底的LED相比，亮度增加了10％以上。但单纯的采用PSS技术，LED的光反射率还是远不及采用DBR技术制作的LED。因此，为了得到高的光反射率并减少光的全反射，本专利技术结合PSS和DBR技术来制作LED芯片。具体方法步骤如下详述。图2为依据本专利技术一实施例的LED芯片制作方法的流程示意图。图3-图7为利用图2的LED芯片制作方法制作LED芯片的过程示意图。请参考图3-图7来理解图2提出的LED芯片制作方法。如图2所示，LED芯片制作方法包括如下步骤。步骤201，提供蓝宝石衬底，其中所述蓝宝石衬底具有上表面和下表面。图3为本专利技术一实施例的蓝宝石衬底301的示意图。在本专利技术的一实施例中，蓝宝石衬底301具有上表面311和下表面312。在本专利技术的一实施例中，蓝宝石衬底301为C-Plane蓝宝石基板。但需注意的是，本专利技术并不限定所提供蓝宝石衬底的类型与参数，例如厚度、直径、晶向、翘曲度等，具体参数依据具体设计要求而定。步骤202，在蓝宝石衬底的上表面上形成外延层。在本专利技术的一实施例中，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管芯片，其特征在于，包括：电流扩展层；外延层，位于所述电流扩展层之下；图形化蓝宝石衬底，位于所述外延层之下，其中所述图形化蓝宝石衬底具有上表面和下表面，所述上表面靠近所述外延层；以及分布式布拉格反射层，覆盖所述图形化蓝宝石衬底的所述下表面。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管芯片，其特征在于，包括：电流扩展层，包括：金属电极、电流阻挡层、厚度为600～1200埃的透明导电层、氧化硅保护层；外延层，位于所述电流扩展层之下；其中，所述电流扩展层为在干法刻蚀后的外延层上，用等离子体化学气相沉积法沉积二氧化硅后做光刻制成的电流扩展层；图形化蓝宝石衬底，位于所述外延层之下，其中所述图形化蓝宝石衬底具有上表面和下表面，所述上表面靠近所述外延层，其中，图形化蓝宝石衬底的图形为朝蓝宝石衬底的上表面方向凹陷的高度为1.5μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡弃疾，苗振林，汪延明，
申请(专利权)人：湘能华磊光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43