发光二极管芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管芯片及其制作方法，属于光电子技术领域。该发光二极管芯片包括衬底和设置在衬底上的外延层，外延层上设置有电极凹槽，电极凹槽内设置有N电极，外延层的出光面设置有P电极，出光面为外延层的远离衬底的表面，出光面的位于P电极之外的区域设置有TiO2纳米管阵列，通过在出光面的位于P电极之外的区域设置TiO2纳米管阵列，TiO2纳米管阵列可以增大出光面的粗糙程度，能够减少反射回LED芯片内部的光，从而提高LED的光提取效率。

Light emitting diode chip and its fabrication method

The invention discloses a light-emitting diode chip and a manufacturing method thereof, belonging to the field of photoelectron technology. The light emitting diode chip includes a substrate and an epitaxial layer on the substrate. An epitaxial layer is provided with an electrode groove, a N electrode is arranged in the groove of the electrode, a P electrode is arranged on the outer surface of the epitaxial layer, the surface of the epitaxial layer is far away from the substrate, and the area outside the P electrode outside the P electrode is set with a TiO2 nanotube array. By setting a TiO2 nanotube array outside the P electrode in the light surface, the TiO2 nanotube array can increase the roughness of the light surface and reduce the light reflected back into the LED chip, thus improving the efficiency of the optical extraction of the LED.

【技术实现步骤摘要】
发光二极管芯片及其制作方法
本专利技术涉及光电子
，特别涉及一种发光二极管芯片及其制作方法。
技术介绍
发光二极管(英文：LightEmittingDiode，简称：LED)作为光电子产业中极具影响力的新产品，具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。现有的一种LED芯片包括衬底、设置在衬底上的外延层和设置在外延层上的P电极和N电极，该LED芯片的出光面为外延层的远离衬底的表面。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术至少存在以下问题：由于LED芯片在发光时，有部分光线会在外延片和空气的界面处发生全反射而反射会芯片的内部，因此导致现有的LED光提取效率低。。
技术实现思路
为了解决现有的LED光提取效率低的问题，本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片及其制作方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括衬底和设置在所述衬底上的外延层，所述外延层上设置有电极凹槽，所述电极凹槽内设置有N电极，所述外延层的出光面设置有P电极，所述出光面为所述外延层的远离所述衬底的表面，所述出光面的位于所述P电极之外的区域设置有TiO2纳米管阵列。可选地，在所述外延层的厚度方向上，TiO2纳米管的长度为800～1000nm。可选地，所述外延层包括依次层叠在所述衬底上的AlN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、发光层、P型AlxGa1-xN层、P型GaN层和透明电流扩展层，所述TiO2纳米管阵列设置在所述透明电流扩展层上，0.1＜x＜0.5。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种发光二极管芯片的制作方法，所述制作方法包括：提供一衬底；在所述衬底上生长外延层，以得到外延片；在所述外延层上制作电极凹槽；在所述外延层的出光面上形成P电极，在所述电极凹槽内形成N电极，所述出光面为所述外延层的远离所述衬底的表面；在所述出光面的位于所述P电极之外的区域形成TiO2纳米管阵列。可选地，所述在所述出光面的位于所述P电极之外的区域形成TiO2纳米管阵列，包括：在所述P电极、所述出光面、所述N电极上和所述电极凹槽内涂覆光刻胶；去除所述出光面的位于所述P电极之外的区域中的光刻胶；将所述外延片置于第一生长溶液中，以在所述外延层上形成TiO2纳米棒阵列；将所述外延片置于第二生长溶液中，以使所述TiO2纳米棒阵列转变为TiO2纳米管阵列；去除所述外延片上的光刻胶；裂片，以得到多个发光二极管芯片。可选地，所述第一生长溶液为钛酸四丁酯和盐酸的混合溶液，所述第二生长溶液为过氧化氢和氨水的混合溶液。可选地，所述第一生长溶液的温度为100～200℃。可选地，在所述将所述外延片置于第一生长溶液中，以在所述外延层上形成TiO2纳米棒阵列之后，所述制作方法还包括：将所述第一生长溶液降温至室温，取出所述外延片，清洗并干燥处理。可选地，所述外延片置于所述第二生长溶液中的时间为60～90min。可选地，在所述去除所述出光面的位于所述P电极之外的区域中的光刻胶之前，所述制作方法还包括：在所述衬底的远离所述外延层的表面上涂覆光刻胶。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在出光面的位于P电极之外的区域设置TiO2纳米管阵列，TiO2纳米管阵列可以增大出光面的粗糙程度，能够减少反射回LED芯片内部的光，从而提高LED的光提取效率。附图说明为了更清楚地说明本专利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专利技术的一些实施例，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是本专利技术实施例提供的一种发光二极管芯片的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种发光二极管芯片的制作方法的流程图；图3是本专利技术实施例提供的另一种发光二极管芯片的制作方法的流程图；图4～图8是本专利技术实施例提供的发光二极管芯片制作过程中的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1是本专利技术实施例提供的一种发光二极管芯片的结构示意图，如图1所示，该发光二极管芯片包括衬底10和设置在衬底10上的外延层20。如图1所示，外延层20上设置有电极凹槽201，电极凹槽201内设置有N电极31，外延层20的出光面27a设置有P电极32，出光面27a为外延层20的远离衬底10的表面。出光面27a的位于P电极32之外的区域设置有TiO2纳米管阵列28。通过在出光面的位于P电极之外的区域设置TiO2纳米管阵列，TiO2纳米管阵列可以增大出光面的粗糙程度，能够减少反射回LED芯片内部的光，从而提高LED的光提取效率。TiO2纳米管阵列28包括多根TiO2纳米管281，在外延层20的厚度方向上，TiO2纳米管281的长度可以为800～1000nm。当TiO2纳米管281沿外延层20的厚度方向的长度为800～1000nm时发光二极管的光提取效率可以满足大部分的工作要求，若TiO2纳米管281的长度小于800nm，则出光面27a粗糙度较低，近似为平面，对光提取效率的提升作用不明显，若TiO2纳米管281的长度大于1000nm，又会造成材料的浪费，增加生产成本。如图1所示，该外延层20可以包括依次层叠在衬底10上的AlN缓冲层21、未掺杂GaN层22、N型GaN层23、发光层24、P型AlxGa1-xN层25、P型GaN层26和透明电流扩展层27，TiO2纳米管阵列28设置在透明电流扩展层27上，0.1＜x＜0.5。AlN缓冲层21的厚度可以为20nm～40nm，AlN缓冲层21的厚度不同，最终形成的外延层20的质量也会不同，若AlN缓冲层21的厚度过薄，则会导致AlN缓冲层21的表面较为疏松和粗糙，不能为后续结构的生长提供一个好的模板，随着AlN缓冲层21厚度的增加，AlN缓冲层21的表面逐渐变得较为致密和光滑，有利于后续结构的生长，但是若AlN缓冲层21的厚度过厚，则会导致AlN缓冲层21的表面过于致密，同样不利于后续结构的生长，无法减少外延层20中的晶格缺陷。发光层24可以包括交替层叠的InGaN阱层241和GaN垒层242，InGaN阱层241和GaN垒层242交替层叠的周期数可以为5～20。透明电流扩展层27可以采用ITO(Indiumtinoxide，氧化铟锡)制成，ITO具有良好的导电性和透光性。图2是本专利技术实施例提供的一种发光二极管芯片的制作方法的流程图，该方法用于制作图1所示的发光二极管芯片，如图2所示，该制作方法包括：S11：提供一衬底。S12：在衬底上生长外延层，以得到外延片。S13：在外延层上制作电极凹槽。S14：在外延层的出光面上形成P电极，在电极凹槽内形成N电极。其中，出光面为外延层的远离衬底的表面。S15：在出光面的位于P电极之外的区域形成TiO2纳米管阵列。通过在出光面的位于P电极之外的区域设置TiO2纳米管阵列，TiO2纳米管阵列可以增大出光面的粗糙程度，能够减少反射回LED芯片内部的光，从而提高LED的光提取效率。图3是本专利技术实施例提供的另一种发光二极管芯片的制作方法的流程图，该方法用于制作图1所示的发光二极管芯片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括衬底和设置在所述衬底上的外延层，所述外延层上设置有电极凹槽，所述电极凹槽内设置有N电极，所述外延层的出光面设置有P电极，所述出光面为所述外延层的远离所述衬底的表面，其特征在于，所述出光面的位于所述P电极之外的区域设置有TiO2纳米管阵列。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括衬底和设置在所述衬底上的外延层，所述外延层上设置有电极凹槽，所述电极凹槽内设置有N电极，所述外延层的出光面设置有P电极，所述出光面为所述外延层的远离所述衬底的表面，其特征在于，所述出光面的位于所述P电极之外的区域设置有TiO2纳米管阵列。2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，在所述外延层的厚度方向上，TiO2纳米管的长度为800～1000nm。3.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述外延层包括依次层叠在所述衬底上的AlN缓冲层、未掺杂GaN层、N型GaN层、发光层、P型AlxGa1-xN层、P型GaN层和透明电流扩展层，所述TiO2纳米管阵列设置在所述透明电流扩展层上，0.1＜x＜0.5。4.一种发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：提供一衬底；在所述衬底上生长外延层，以得到外延片；在所述外延层上制作电极凹槽；在所述外延层的出光面上形成P电极，在所述电极凹槽内形成N电极，所述出光面为所述外延层的远离所述衬底的表面；在所述出光面的位于所述P电极之外的区域形成TiO2纳米管阵列。5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述在所述出光面的位于所述P电极之外的区域形成TiO2纳米管...

【专利技术属性】
技术研发人员：李科，丁涛，韦春余，周飚，胡加辉，
申请(专利权)人：华灿光电苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32