一种垂直LED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种垂直LED芯片及其制备方法，垂直LED芯片包括：导电衬底；主体结构，位于导电衬底的一侧，主体结构包括依次设置在导电衬底上的金属部和外延部；p电极，p电极和外延部位于金属部背离导电衬底的一侧；n电极，位于导电衬底的另一侧；反射结构，反射结构与主体结构位于导电衬底的同侧，反射结构间隙的设置在主体结构的外侧，且反射结构至少部分包围主体结构，反射结构用于在垂直LED芯片工作时将从主体结构侧壁射出的光线反射回去，使得垂直LED芯片工作时，从垂直LED芯片侧壁射出的部分光线经过围栏式反射结构的反射后，在不断折射后大部分的光线从垂直LED芯片的出光面射出，以提高出光率，进而提高垂直LED芯片的亮度。

A Vertical LED Chip and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种垂直LED芯片及其制备方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种垂直LED芯片及其制备方法。
技术介绍
发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)是一种半导体固态发光器件，其利用半导体P-N结作为发光材料，可以直接将电能转换为光能。在各种半导体材料中，以氮化镓(GaN)为代表的III-V族化合物半导体由于具有散热好，能够承载大电流、发光强度高、耗电量小、寿命长等优点，使得发光二极管特别是高亮度的蓝光发光二极管和白光二极管在通用照明、景观照明、特种照明、汽车照明等领域中被广泛应用。而作为半导体器件的研究热点的GaN基垂直结构LED的亮度依然不够理想，因此，提供一种有利于提供亮度的LED垂直芯片结构是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种垂直LED芯片及其制备方法，以提高垂直LED芯片的亮度。为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种垂直LED芯片，包括：导电衬底；主体结构，位于所述导电衬底的一侧，所述主体结构包括依次设置在所述导电衬底上的金属部和外延部；p电极，所述p电极和外延部位于所述金属部背离导电衬底的一侧；n电极，位于所述导电衬底的另一侧；以及反射结构，所述反射结构与主体结构位于所述导电衬底的同侧，所述反射结构间隙的设置在所述主体结构的外侧，且所述反射结构至少部分包围所述主体结构，所述反射结构用于在垂直LED芯片工作时将从主体结构侧壁射出的光线反射回去。可选的，所述反射结构整体呈环状且包围所述主体结构。可选的，所述反射结构包括多个子结构，所述多个子结构呈环状分布，且包围所述主体结构。可选的，所述反射结构与所述主体结构之间的最小距离大于5μm，且所述反射结构的高度不高于所述主体结构的高度。可选的，所述反射结构包括反射基底和表面反射层，所述表面反射层至少部分位于所述反射基底靠近所述主体结构一侧的侧壁上。可选的，所述表面反射层的反射率大于或等于75％。可选的，所述金属部包括依次叠加在所述导电衬底上的金属层和透明导电薄层；所述外延部包括依次叠加在所述金属部上的p型GaN层、多量子阱层、n型GaN层，所述外延部还包括位于所述n型GaN层背离所述导电衬底的表面上，所述p型GaN层、多量子阱层和n型GaN层侧壁上的绝缘层。另一方面，本专利技术提供了一种垂直LED芯片的制备方法，包括以下步骤：将一导电衬底置于一反应腔室内，所述导电衬底的一侧上形成有若干主体结构，以及位于相邻所述主体结构之间的划片道，所述导电衬底的另一侧上形成有n电极，其中，所述主体结构包括依次设置在所述导电衬底上的金属部和外延部；向所述反应腔室内通入刻蚀气体，且同时开启激励电源和偏压电源，以在所述划片道上形成隔离槽，并在隔离槽达到预设深度时终止通入刻蚀气体，并关闭激励电源和偏压电源，其中，所述隔离槽暴露所述导电衬底，且所述隔离槽电性隔离相邻所述主体结构；在所述金属部背离所述导电衬底上形成p电极；在所述划片道上形成反射结构，所述隔离槽位于所述反射结构与相邻所述主体结构之间，所述反射结构至少部分包围所述主体结构，所述反射结构用于在垂直LED芯片工作时将从主体结构侧壁射出的光线反射回去；以及沿所述划片道进行裂片工艺，以得到单颗的垂直LED芯片，每颗所述垂直LED芯片均包括至少部分包围所述主体结构的反射结构。可选的，所述反射结构与主体结构之间的最小距离大于5μm，且所述反射结构的高度不高于所述主体结构的高度。可选的，所述反射结构包括第二反射层和表面反射层，所述表面反射层至少部分位于所述第二反射层靠近所述主体结构一侧的侧壁上。与现有技术相比，本专利技术提供的一种垂直LED芯片，通过在主体结构的外侧形成一反射结构，使得垂直LED芯片在工作时，从主体结构的侧壁射出的部分光线经过反射结构的反射后，在不断折射后大部分的光线从垂直LED芯片的出光面射出，从而提高出光率，进而提高垂直LED芯片的亮度。附图说明图1为一种垂直LED芯片的剖面结构示意图；图2为本专利技术一实施例的垂直LED芯片的剖面结构示意图；图3a为本专利技术一实施例的垂直LED芯片的俯视示意图；图3b为本专利技术一实施例的垂直LED芯片的俯视示意图；图4为本专利技术一实施例的垂直LED芯片的制备方法的流程示意图。附图标记说明：图1中：10-键合衬底；11-导电衬底；12-键合金属结构；13-n电极；21-保护层；22-金属层；23-反射层；24-透明导电薄层；25-p型GaN层；26-多量子阱层；27-n型GaN层；28-绝缘层；30-p电极；图2-图3b中：100-导电衬底；110-键合金属结构；111-第一子键合金属结构；112-第二子键合金属结构；120-保护层；130-n电极；210-金属部；211-金属层；212-反射层；213-透明导电薄层；220-外延部；221-p型GaN层；222-多量子阱层；223-n型GaN层；224-绝缘层；300-反射结构；310-反射基底；311-第一子反射基底；312-第二子反射基底；313-第三子反射基底；320-表面反射层；400-p电极；500-隔离槽。具体实施方式图1为一种垂直LED芯片的剖面结构示意图。如图1所示，以传统的蓝光垂直LED芯片为例，所述蓝光垂直LED芯片例如是包括键合衬底10以及形成于所述键合衬底10一侧的主体结构，所述键合衬底10包括导电衬底11以及位于所述导电衬底11两侧的键合金属结构12和n电极13。所述主体结构例如是包括依次叠加在所述键合金属结构12上的金属层22、透明导电薄层24、p型GaN层25、多量子阱层26和n型GaN层27，其中，所述透明导电薄层24、p型GaN层25、多量子阱层26和n型GaN层27的尺寸小于所述金属层22的尺寸。所述蓝光垂直LED芯片还包括包围所述键合金属结构12的保护层21以及嵌设在所述金属层22中的反射层23，所述金属层22暴露所述反射层23。所述蓝光垂直LED芯片进一步包括覆盖所述金属层22、透明导电薄层24、p型GaN层25、多量子阱层26和n型GaN层27侧壁以及所述n型GaN层27的上表面的绝缘层28以及位于部分所述金属层22上的p电极30，所述绝缘层28暴露所述p电极30。所述p电极30以一定的间隙位于所述透明导电薄层24、p型GaN层25、多量子阱层26和n型GaN层27的一侧。专利技术人研究发现，上述垂直LED芯片在工作时，由于部分光线从主体结构的侧壁射出，并被导电衬底吸收，使得作为垂直LED芯片出光面的n型GaN层的上表面的出光率较低，从而造成了亮度的损失。基于上述研究，本专利技术提供一种垂直LED芯片，通过在主体结构的外侧形成一反射结构，使得垂直LED芯片在工作时，从主体结构的侧壁射出的部分光线经过反射结构的反射后，在不断折射后大部分的光线从垂直LED芯片的出光面射出，从而提高出光率，进而提高垂直LED芯片的亮度。其中，所述垂直LED芯片包括：导电衬底；主体结构，位于所述导电衬底的一侧，所述主体结构包括依次设置在所述导电衬底上的金属部和外延部；p电极，所述p电极和外延部位于所述金属部背离导电衬底的一侧；n电极，位于所述导电衬底的另一侧；以及反射结构，所述反射结构与主体结构位于所述导电衬底的同侧，所述反射结构间隙的设置在所述主体结构的外侧，且所述反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直LED芯片，其特征在于，包括：导电衬底；主体结构，位于所述导电衬底的一侧，所述主体结构包括依次设置在所述导电衬底上的金属部和外延部；p电极，所述p电极和外延部位于所述金属部背离导电衬底的一侧；n电极，位于所述导电衬底的另一侧；以及反射结构，所述反射结构与主体结构位于所述导电衬底的同侧，所述反射结构间隙的设置在所述主体结构的外侧，且所述反射结构至少部分包围所述主体结构，所述反射结构用于在垂直LED芯片工作时将从主体结构侧壁射出的光线反射回去。

【技术特征摘要】
1.一种垂直LED芯片，其特征在于，包括：导电衬底；主体结构，位于所述导电衬底的一侧，所述主体结构包括依次设置在所述导电衬底上的金属部和外延部；p电极，所述p电极和外延部位于所述金属部背离导电衬底的一侧；n电极，位于所述导电衬底的另一侧；以及反射结构，所述反射结构与主体结构位于所述导电衬底的同侧，所述反射结构间隙的设置在所述主体结构的外侧，且所述反射结构至少部分包围所述主体结构，所述反射结构用于在垂直LED芯片工作时将从主体结构侧壁射出的光线反射回去。2.如权利要求1所述的垂直LED芯片，其特征在于，所述反射结构整体呈环状且包围所述主体结构。3.如权利要求1所述的垂直LED芯片，其特征在于，所述反射结构包括多个子结构，所述多个子结构呈环状分布，且包围所述主体结构。4.如权利要求1-3中任一项所述的垂直LED芯片，其特征在于，所述反射结构与所述主体结构之间的最小距离大于5μm，且所述反射结构的高度不高于所述主体结构的高度。5.如权利要求1-3中任一项所述的垂直LED芯片，其特征在于，所述反射结构包括反射基底和表面反射层，所述表面反射层至少部分位于所述反射基底靠近所述主体结构一侧的侧壁上。6.如权利要求4所述的垂直LED芯片，其特征在于，所述表面反射层的反射率大于或等于75％。7.如权利要求1所述的垂直LED芯片，其特征在于，所述金属部包括依次叠加在所述导电衬底上的金属层和透明导电薄层；所述外延部包括依次叠加在所述金属部上的p型GaN层、多量子阱层、n型GaN层，所述外延...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱酉良，
申请(专利权)人：映瑞光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31