一种灯丝型发光二极管芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种灯丝型发光二极管芯片，属于半导体技术领域。所述灯丝型发光二极管芯片包括透明基板、以及依次层叠在透明基板的正面上的未掺杂GaN层、N型半导体层、量子阱发光层、P型半导体层、透明导电层，量子阱发光层包括至少两层第一子层、以及依次层叠在至少两层第一子层上的第二子层和第三子层，第一子层包括InGaN量子阱层和GaN量子垒层，第二子层为InGaN量子阱层，第三子层包括交替层叠的AlGaN量子垒层和GaN量子垒层，每层AlGaN量子垒层中Al的摩尔含量均保持不变，各层AlGaN量子垒层中Al的摩尔含量沿灯丝型发光二极管芯片的层叠方向逐层递增。本实用新型专利技术可以提高芯片发光效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体
，特别涉及一种灯丝型发光二极管芯片。
技术介绍
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)是一种能够将电能有效转化为光能的半导体器件，是目前最具潜力的新光源，已经广泛应用于军事、生活照明和背光照明等领域。最近几年，LED制造技术越来越成熟，LED的应用范围也越来越广泛，灯丝型LED是其中一个非常重要的应用范围。现有的灯丝型LED芯片包括透明基板、以及依次层叠在透明基板上的未掺杂GaN层、N型半导体层、量子阱发光层、P型半导体层、透明导电层。在实现本技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：由于电子的迁移率和迁移速率均优于空穴，因此N型半导体层注入量子阱发光层的电子数量远多于P型半导体层注入量子阱发光层的空穴数量，多量子阱中存在电子溢流，溢流出的电子进入P型半导体层中与空穴发生非辐射复合，致使灯丝型LED芯片的发光效率较低。
技术实现思路
为了解决现有技术灯丝型LED芯片的发光效率较低的问题，本技术实施例提供了一种灯丝型发光二极管芯片。所述技术方案如下：本技术实施例提供了一种灯丝型发光二极管芯片，所述灯丝型发光二极管芯片包括透明基板、以及依次层叠在所述透明基板的正面上的未掺杂GaN层、N型半导体层、量子阱发光层、P型半导体层、透明导电层，所述量子阱发光层包括至少两层第一子层、以及依次层叠在所述至少两层第一子层上的第二子层和第三子层，所述第一子层包括InGaN量子阱层和GaN量子垒层，所述第二子层为InGaN量子阱层，所述第三子层包括交替层叠的AlGaN量子垒层和GaN量子垒层，每层所述AlGaN量子垒层中Al的摩尔含量均保持不变，各层 所述AlGaN量子垒层中Al的摩尔含量沿所述灯丝型发光二极管芯片的层叠方向逐层递增。可选地，所述透明基板的背面为粗化面，所述透明基板的背面为与所述透明基板的正面相反的表面。可选地，所述N型半导体层包括N型GaN层和N型电流扩展层，所述N型电流扩展层包括交替层叠的AlGaN层和N型GaN层。优选地，每层所述AlGaN层中Al的摩尔含量均保持不变，各层所述AlGaN层中Al的摩尔含量沿所述灯丝型发光二极管芯片的层叠方向逐层递增。可选地，所述P型半导体层上设有从所述P型半导体层延伸至所述N型半导体层的凹槽。优选地，所述灯丝型发光二极管芯片还包括P型电极和N型电极，所述P型电极设置在所述透明导电层上，所述N型电极设置在所述凹槽内的所述N型半导体层上。本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在量子阱发光层中最靠近P型半导体层的量子垒层设置为交替层叠的AlGaN量子垒层和GaN量子垒层，每层AlGaN量子垒层中Al的摩尔含量均保持不变，各层AlGaN量子垒层中Al的摩尔含量沿灯丝型发光二极管芯片的层叠方向逐层递增，可以提高最靠近P型半导体层的量子垒层的势垒，有效阻碍多量子阱层中的电子溢流到P型半导体层中与空穴发生非辐射复合，增大灯丝型发光二极管芯片的内量子效率，提高灯丝型发光二极管芯片的发光效率。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例提供的一种灯丝型发光二极管芯片的主视图；图2是本技术实施例提供的一种灯丝型发光二极管芯片的俯视图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。实施例本技术实施例提供了一种灯丝型发光二极管芯片，参见图1，该灯丝型发光二极管芯片包括透明基板10、以及依次层叠在透明基板10的正面10a上的未掺杂GaN层21、N型半导体层22、量子阱发光层23、P型半导体层24、透明导电层30。量子阱发光层23包括至少两层第一子层231、以及依次层叠在至少两层第一子层231上的第二子层232和第三子层233。第一子层231包括InGaN量子阱层231a和GaN量子垒层231b；第二子层232为InGaN量子阱层；第三子层233包括交替层叠的AlGaN量子垒层233a和GaN量子垒层233b，每层AlGaN量子垒层233a中Al的摩尔含量均保持不变，各层AlGaN量子垒层233a中Al的摩尔含量沿灯丝型发光二极管芯片的层叠方向逐层递增。可以理解地，各层AlGaN量子垒层233a中Al的摩尔含量沿灯丝型发光二极管芯片的层叠方向逐层递增，一方面可以提高最靠近P型半导体层的量子垒层的势垒，有效阻挡多量子阱层中的电子溢流到P型半导体层中，增大灯丝型LED芯片的内量子效率；另一方面可以改善因电子导带底聚集而引起的电子溢流，增大灯丝型LED芯片的内量子效率，提升灯丝型LED芯片的发光效率。可选地，各层AlGaN量子垒层233a中Al的摩尔含量可以为10％～80％。可选地，透明基板10的背面10b可以为粗化面，透明基板10的背面10b为与透明基板10的正面10a相反的表面。容易知道，灯丝型LED芯片与普通LED芯片的区别在于，灯丝型LED芯片的正面和背面均有出光且出光均匀，实现立体式球面发光效果。通过对透明基板的背面进行研磨液粗化，替换现有技术中的细化抛光或制作反光薄膜，可以增加背面的粗糙度，达到弱化反射光强化透射光的效果，实现背面出光的作用，从而更好地实现立体式的球面发光效果。另外，研磨后直接进入到切割工序，可实现芯片的切割，单颗芯片的电压可实现为3V。可选地，研磨液的粒径可以为3μm～20μm。当研磨液的粒径小于3μm时，达不到增加背面粗糙度的目的，立体式发光效果较差；当研磨液的粒径大于20μm时，灯丝型LED芯片的背面划痕较深，破片率较高。优选地，研磨液的粒径可以为3μm～15μm可选地，N型半导体层22可以包括N型GaN层221和N型电流扩展层222，N型电流扩展层222包括交替层叠的AlGaN层222a和N型GaN层222b，特别适用于在小电流下使用，能有效提升灯丝型LED芯片的光效。优选地，每层AlGaN层222a中Al的摩尔含量均保持不变，各层AlGaN层222a中Al的摩尔含量可以沿灯丝型发光二极管芯片的层叠方向逐层递增。更优选地，各层AlGaN层中Al的摩尔含量可以为10％～80％。进一步地，最靠近N型GaN层221的AlGaN层222a中Al的摩尔含量可以为20％。更进一步地，相邻的两层AlGaN层222a中Al的摩尔含量可以相差10％。需要说明的是，最靠近N型GaN层221的AlGaN层222a中Al的摩尔含量为20％，相邻的两层AlGaN层222a中Al的摩尔含量相差10％，可以既使得Al摩尔含量较低的AlGaN层与N型GaN层的晶格常数相差较小，避免晶格失配，又确保Al摩尔含量较高的AlGaN层使得电子可以充分扩展。可选地，P型半导体层24上设有从P型半导体层24延伸至N型半导体层22的凹槽100。优选地，参见图1，该灯丝型发光二极管芯片还可以包括P型电极41和N型电极42，P型电极41设置在透明导电层30上，N型电极42设置在凹槽100内的N型半导体层22上。更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种灯丝型发光二极管芯片，所述灯丝型发光二极管芯片包括透明基板、以及依次层叠在所述透明基板的正面上的未掺杂GaN层、N型半导体层、量子阱发光层、P型半导体层、透明导电层，其特征在于，所述量子阱发光层包括至少两层第一子层、以及依次层叠在所述至少两层第一子层上的第二子层和第三子层，所述第一子层包括InGaN量子阱层和GaN量子垒层，所述第二子层为InGaN量子阱层，所述第三子层包括交替层叠的AlGaN量子垒层和GaN量子垒层，每层所述AlGaN量子垒层中Al的摩尔含量均保持不变，各层所述AlGaN量子垒层中Al的摩尔含量沿所述灯丝型发光二极管芯片的层叠方向逐层递增。

【技术特征摘要】
1.一种灯丝型发光二极管芯片，所述灯丝型发光二极管芯片包括透明基板、以及依次层叠在所述透明基板的正面上的未掺杂GaN层、N型半导体层、量子阱发光层、P型半导体层、透明导电层，其特征在于，所述量子阱发光层包括至少两层第一子层、以及依次层叠在所述至少两层第一子层上的第二子层和第三子层，所述第一子层包括InGaN量子阱层和GaN量子垒层，所述第二子层为InGaN量子阱层，所述第三子层包括交替层叠的AlGaN量子垒层和GaN量子垒层，每层所述AlGaN量子垒层中Al的摩尔含量均保持不变，各层所述AlGaN量子垒层中Al的摩尔含量沿所述灯丝型发光二极管芯片的层叠方向逐层递增。2.根据权利要求1所述的灯丝型发光二极管芯片，其特征在于，所述透明基板的背面为粗化面，所述透明基板的背面为与所述透明基板的正面...

【专利技术属性】
技术研发人员：马双彪，顾小云，黄龙杰，王江波，
申请(专利权)人：华灿光电苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32