一种高出光的LED外延片及用其制备的芯片制造技术

本发明专利技术涉及LED技术领域，特别涉及了一种高出光的LED外延片及用其制备的芯片。通过对传统LED外延片结构的改进，通过使用改进后的外延片制备LED芯片，使LED出光效率更高，同时节约了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种高出光的LED外延片及用其制备的芯片
本专利技术涉及LED
，特别属于LED外延片、芯片改进

技术介绍
1993年，当时在日本NichiaCorporation（日亚化工）工作的中村修二（ShujiNakamura）专利技术了基于宽禁带半导体材料氮化镓（GaN）和铟氮化稼（InGaN）的具有商业应用价值的蓝光LED，这类LED在1990年代后期得到广泛应用。与白炽灯泡和氖灯相比，LED的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，LED开始在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。随着行业的继续发展，技术的飞跃突破，应用的大力推广，及LED自身在节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、防水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等方面的优势，近几年已经广泛用于取代日常传统照明光源。但由于LED起始成本高、出光效率一直达不到理想值，在取代传统照明还存在一定的困难，降低成本、提高出光是我们近阶段亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型的LED外延片及用其制备的LED芯片，不但能降低成本，并且能同时提高LED出光。本专利技术公开了一种高出光的LED外延片，本专利技术的专利技术人通过无数次实验并严格验证，在以ALN作为缓冲层的LED外延片制备过程中在衬底与ALN层中设置一组或一组以上SiO2/Ti3O5重复交替结构的膜层，所述在衬底与ALN层中设置SiO2/Ti3O5重复交替结构的膜层包括：在衬底与ALN层之间设置SiO2/Ti3O5重复交替结构的膜层，或者在衬底上的ALN层内设置SiO2/Ti3O5重复交替结构的膜层，不但可以节约成本还可以提高LED出光，并且出光最高。所述的LED外延片为在MOCVD内外延垒晶前先在衬底上外延面用PVD溅渡上一层AlN，在AlN上再利用光学镀膜机镀上以一层SiO2和一层Ti3O5作为组合的一组或一组以上的膜层，在SiO2/Ti3O5膜层上再用PVD溅渡AlN层，而后在MOCVD内进行外延垒晶制备LED外延片。本专利技术所述的高出光的LED外延片，其中所述的DBR层为SiO2/Ti3O5重复交替结构。本专利技术所述的高出光的LED外延片，其中所述的SiO2/Ti3O5重复交替结构为交错镀1-200层，每层SiO2厚度、Ti3O5厚度分别选自1nm-1×106nm之间，具体厚度根据制备芯片要求的出光的光的波长来定，厚度约为波长的四分之一。本专利技术所述的高出光的LED外延片，其中所述的ALN层厚度优选为1-500nm。本专利技术所述的高出光的LED外延片，其中所述的LED外延片在靠近衬底的ALN层与SiO2/Ti3O5膜层之间中包含SiO2纳米球层。本专利技术所述的高出光的LED外延片，可以为在SiO2纳米球层经剥离技术剥离后的LED外延片，所述外延片依次包括残留的SiO2纳米球层、SiO2/Ti3O5膜层、ALN层、发光层等等。本专利技术所述的高出光的LED外延片，其中所述的衬底可以为PSS图形化处理过的，也可以为未经PSS图形化处理的。优选在外延面未经PSS图形化处理，即为平整面，现有技术中为提高出光一般是在衬底垒晶前对衬底的外延面进行图形化处理（PSS）,发光层发出的光照射到PSS图形后一部分由于PSS图形存在会反射，当然同时也有一部分光源折射入衬底损耗。所以经PSS图形化处理的衬底在外延垒晶后可以提高一定出光，但其效果非常有限。同时PSS图形化处理后的衬底因其表面不平整，影响后期垒晶质量，整体上反而降低了LED的出光。本专利技术的衬底层优选不经PSS处理。本专利技术所述的高出光的LED外延片，其中所述衬底选自蓝宝石、Si、SiC、GaN、AlN或由上述两种或两种以上组成的复合衬底。但经本专利技术的专利技术人无数次实现得出更为优选的是蓝宝石衬底。本专利技术另一方面公开了一种高出光的LED芯片，由本专利技术公开的高出光的LED外延片制备而成。在外延片制备成芯片的过程中，现有技术中会对衬底减薄处理，并且在减薄面涂覆反光层，此过程中容易出现破片现象。本专利技术在ALN层中设置SiO2/Ti3O5重复交替结构的膜层，省去在减薄后的衬底上涂覆反光层，不但提高了良率降低了成本并且使出光效率达到最高。本专利技术所述的高出光的LED芯片，其中所述的SiO2/Ti3O5膜层设置于衬底层上两层ALN层之间。本专利技术所述的高出光的LED芯片，其中所述的LED芯片依次包括：SiO2纳米球层、SiO2/Ti3O5膜层、ALN层、发光层等系列LED其他元器件。本专利技术对现有技术的LED外延片的结构进行了改进，通过对LED外延片在MOCVD内外延垒晶前先进行镀AlN层、SiO2/Ti3O5膜层、ALN层等处理，使LED外延片制备出来的LED芯片出光效果最好，并且在此过程中降低了成本，提高了良率。本专利技术另一方面提供的衬底可重复利用的LED外延片，通过在AlN层与SiO2/Ti3O5膜层之间镀SiO2纳米球层，外延片制备完后再由SiO2纳米球层处把衬底层剥离，剥离下来的衬底层可重复用于外延片的制备。本专利技术从整体上解决了现有LED技术存在的问题。附图说明说明书附图是为了进一步解释本专利技术，不是对专利技术保护专利技术范围的限制图1为本专利技术LED外延片结构示意图。图2为本专利技术LED外延片结构示意图。图3为本专利技术LED外延片结构示意图。图4为本专利技术LED芯片结构示意图。图5为本专利技术LED芯片结构示意图。图6为本专利技术LED芯片结构示意图。图中，1为衬底层、2为SiO2/Ti3O5膜层、3为AlN层、4为其他外延垒晶层、5为SiO2纳米球层、5'为SiO2纳米球层残留。具体实施方式实施例是为了进一步解释本专利技术，不是对专利技术保护专利技术范围的限制。实施例1重复交替结构膜层替换实验。本专利技术提供了一种新型的LED外延片，包括蓝宝石衬底（也可以是其他种衬底如：Si、SiC、GaN、AlN或由上述两种或两种以上组成的复合衬底），在本实施例中以蓝宝石衬底为例，把蓝宝石衬底放入PVD内溅渡AlN层,其厚度为120nm，取出后放入光学镀膜设备内采用在氧气环境中压力为1.3×10-4Torr，温度为310℃蒸镀条件蒸镀29组SiO2/Ti3O5重复交替结构的膜层，其中SiO2/Ti3O5重复交替结构的膜层中每层膜的光学厚度为中心反射波长的1/4，本实施例以440nm为例，即波长440nm的1/4=110nm，所以每层约为0.11um。本实施例中在两层AlN层之间分别以SiO2/SiON重复交替结构的膜层、SiC/SiN4重复交替结构的膜层、SiO2/TiO2重复交替结构的膜层、SiO2/MgO重复交替结构的膜层、AlN/GaN重复交替结构的膜层及不设任何膜层，取代本专利技术设置SiO2/Ti3O5重复交替结构的膜层，其他条件、外延生长、芯片制备规格及工艺等均一样，分别随机取制备完后的芯片各50颗进行光效测试，专利技术人经对本测试结果的分析总结，本专利技术中以SiO2/Ti3O5重复交替结构的膜层的LED芯片的平均出光与上述其他重复交替结构的膜层或不设膜层相比，出光平均提高了5%-20%不等。实施例2缓冲层替换实验。本专利技术提供了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高出光的LED外延片，其特征在于所述的LED外延片为在MOCVD内外延垒晶前先在衬底上外延面用PVD溅渡上一层AlN，AlN上镀上以一层SiO2和一层Ti3O5作为组合的一组或一组以上的膜层，在SiO2/Ti3O5膜层上再溅渡AlN层，而后在MOCVD内进行外延垒晶制备成的LED外延片。

【技术特征摘要】
1.一种高出光的LED外延片，其特征在于所述的LED外延片为在MOCVD内外延垒晶前先在衬底上外延面用PVD溅渡上一层AlN，AlN上镀上以一层SiO2和一层Ti3O5作为组合的一组或一组以上的膜层，在SiO2/Ti3O5膜层上再溅渡AlN层，而后在MOCVD内进行外延垒晶制备成的LED外延片。2.根据权利要求1所述的高出光的LED外延片，起特征在于所述的SiO2/Ti3O5膜层为SiO2/Ti3O5重复交替结构为交错镀1-200层，每层SiO2厚度、Ti3O5厚度分别选自1nm-1×106nm之间。3.根据根据权利要求1所述的高出光的LED外延片，其特征在于所述的ALN层厚度为1-500nm。4.根据权利要求1所述的高出光的LED外延片，其特征在于所述的LED外延片在溅渡完第一层ALN层后在ALN层上镀一层SiO2纳米球层，而后再镀SiO2/Ti3O5膜层。5.根据权利要求4所述的高出光的LED外延片...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄文荣，
申请(专利权)人：遍萤上海光电科技有限公司，庄文荣，盛健，
类型：发明
国别省市：上海,31