本发明专利技术公开了一种带有表面糙化透光结构的LED芯片及其制作方法，属于LED芯片制造及LED照明领域。所述的带有表面糙化透光结构的LED芯片，包括芯片的衬底、n型半导体结构、i型有源区和p型半导体结构，以及形成在芯片表面的糙化透光结构；所述糙化透光结构是切面角度连续变化的糙化层。所述糙化透光结构在p型半导体结构上，或者在p型半导体结构的钝化层上，或者在p型半导体结构的透明电极上，或者在p型半导体结构的透明有机层上或者在n型半导体结构上，或者在衬底上。本发明专利技术可以改善LED器件出光受全反射角的影响，从而提升LED器件的出光效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种LED芯片，具体的说涉及一种带有表面糙化透光结构的LED芯片 及其制作方法，属于LED芯片制造及LED照明领域。
技术介绍
近年来地球温室效应、能源紧张等全球性问题越来越引起全世界范围内对开发绿 色环保能源及新型节能减排技术的关注，一方面全世界都在大力开发可再生清洁能源，如 太阳能、风能等；另一方面也在合理有效的利用能源方面加大了开发力度，反映在照明及显 示方面就是各种节能光源的不断推陈出新及广泛应用。这其中，LED(发光二极管）以其低 能耗、高光效、良好的光利用率、稳定的品质及高可靠性获得了越来越广泛的关注及应用。 在照明领域，基于GaNLED芯片的白光LED被视为21世纪新型照明光源，预期在未来的十 年中，在户外照明领域将以超过30%的年增长率快速成长，而在室内照明领域其年增长率 将超过100%。而在显示领域LED背光源已基本替代了其它光源。 如附图1所示，现有的LED芯片结构包括衬底1，n型半导体结构2,i型有源区 3和p型半导体结构4,所述衬底1可以由Al2O3晶体材质的蓝宝石、SiC、Si、GaAs、GaP、InP或GaN等半导体晶体材料构成，n型半导体结构2由n型AlJnyGa^NO)彡x彡1， 0 <y<I)、AlxInyGah_yP(0<x<l，0<y<l)或AlxInyGah_yAs(0<x<l，0<y<l) 材料构成，可以是一层材料或多层不同组分的材料构成，i型有源区3可以由一对或多 对i型AlxInyGah_yN(0 彡X彡 1，0 彡y彡 1)、AlxInyGah_yP(0 彡X彡 1，0 彡y彡 1) 或AlJnyGa^As^彡X彡1，0彡y彡1)材料的量子阱构成或者单层材料的体结构 层构成，P型半导体结构4可以由一层或多层AlJriyGahiP'KO彡X彡1，0彡y彡1)、 AlxInyGa1HP(0 1，1)或AlxInyGa1HAs(0 1，1)材料层构 成，n型半导体结构2、i型有源区3、p型半导体结构4这三层总共厚度为1~20微米。LED芯片中i型有源区3中所发出的光向芯片各个方向上发射，包括LED芯片的 表面5、底面6和侧面7,如图2所示。其中，可以被利用的主要是向表面5和侧面7发射的 光，而向底面6发射的光在被反射向表面5后也可以被利用。i型有源区3直接发射向表 面5和发射向底面6后反射回表面5的光占了可以被利用光的70%。对于LED器件，其出 光的表面5通常为平面窗口，由于窗口半导体材料的折射率高于空气，由光学原理知道全 反射角的存在将在很大程度上恶化LED器件的出光效率，如图3所示，大于全反射角0 "勺 光将被上表面5完全反射而无法被利用。对于GaN材料构成的p型半导体结构4,其折射率 为2. 4,得出0 B= 24. 5度；对于GaP材料构成的p型半导体结构4,其折射率为3. 4,得出 0B= 17度。而对于LED芯片，其发射光为自发辐射，通常可以认为i型有源区3的出射光 在360度的方向上发射几率是相同的，这样来看，受全反射角的影响，考虑到底面6的反射 光GaNLED的出光效率只有14%左右，红光LED更是只能达到10%左右。所以，如何提升 LED芯片上表面5的出射光效率是提升LED芯片性能的一个关键技术。目前，为了提升LED的出光效率，采用了多种技术来解决LED芯片上表面5的全反 射影响，如光子晶体、倒装焊结构、表面等离子激元、芯片形状优化和表面糙化等。 参考文献： 温熙森，光子/声子晶体理论与技术，北京，科学出版社，2006; 李天保，梁建，许并社，光子晶体提高GaN基LED出光效率的研宄进展，半导 体光电，2010, 31 (3) :339-343, 371 ; LeeRK，XuY,YarivA,Modifiedspontaneousemission fromatwo-dimensionalphotonicbandgapcrystalslab,J.Opt.Soc. Am. , 2000, 17:1438-1442 ； KimDH,ChoC0,RohYG,etal. ,Enhancedlightextractionfrom GaN-basedlight-emittingdiodeswithholographicallygeneratedtwo-dimensional photoniccrystalpatterns, .Appl.Phys.Lett. , 2005, 87:203508-203510 ； ffiereJJ1KramesMR1EplerJE,etal. ,InGaN/GaNquantum-wellhetero structurelight-emittingdiodesemployingphotoniccrystalstructures, . Appl.Phys.Lett. , 2004, 84:3885-3887 ； OritaK,TamuraS,TakizawaT,etal. ,Highextraction-efficiencyblue light-emittingdiodeusingextended-pitchphotoniccrystal, .Jpn.J.Appl. Phys. , 2004, 43:5809-5813 ； 申屠伟进，胡飞，罗毅，等.GaN基发光二极管芯片光提取效率的研宄. 光电子?激光，2005, 16 (4) : 385-389 ; WIERERJ.J. ,STEIGERffALDDAjKRAMESMR,etal. ,High-powerAlGaInN flip-chiplight-emittingdiodes.Appl.Phys.Lett. , 2001, 78 (22):3379-3381 ； 熊伟平，范广涵，李琦，提高LED光提取效率的研宄，光子学 报，2010, 39(11) :1956-1960 ; 峦峰，带有周期性微结构的InGaN基蓝光LED和电子束诱导沉积法在光子晶 体制备中的应用，硕士毕业论文，北京大学物理学院凝聚态专业，2001 ; 张锦龙，刘旭，李明宇等，利用棱镜结构高效率地耦合出表面等离子波，光学 仪器，2006,08 ; KoichiOkamoto,IsamuNiki,Alexandershyatseretal.,Surface plasmonenhancedInGaNlightemiter,Proc.SPIE, 2005, 5733, 94 ； KRAMESMR, 0CHIAI-H0LC0MBM,H0FLERGE,etal.High-powertruncated-inverted-pyramid(AlxGal-x) 0. 5InO. 5P/GaPlight-emittingdiodesexhibiting>50% externalquantumefficiency, .Appl.Phys.Lett. , 1999, 75(22):2365-2367 ； 熊伟平，范广涵，李琦，提高LED光提取效率的研宄，光子学 报，2010, 39(11) :1956-1960 ; FUJII本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带有表面糙化透光结构的LED芯片，其特征在于：包括芯片的衬底、n型半导体结构、i型有源区和p型半导体结构，以及形成在芯片表面或底面的糙化透光结构；所述糙化透光结构是切面角度连续变化的糙化层；所述糙化透光结构在p型半导体结构上，或者在p型半导体结构的钝化层上，或者在p型半导体结构的透明电极上，或者在p型半导体结构的透明有机层上，或者在n型半导体结构上,或者在芯片的衬底上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，任晓敏，黄永清，王琦，段晓峰，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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