一种倒装LED芯片外延结构及LED芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种倒装LED芯片外延结构，其包括：衬底；设于所述衬底上的第一折射层；设于所述第一折射层上的第二折射层；设于所述第二折射层上的第三折射层；设于所述第第三折射层上的第一半导体层；设于所述第一半导体层的有源层；和设于所述有源层上的第二半导体层；其中，所述衬底的折射率＜第一折射层的折射率＜第二折射层的折射率＜第三折射层的折射率＜第一半导体层的折射率。本实用新型专利技术还公开了一种倒装LED芯片。本实用新型专利技术在衬底表面制备了折射率依次升高的多个折射层，大幅度降低了衬底对有源层发出的光的全反射效应，从而增加了倒装LED芯片的光提取效率，提升了倒装LED芯片的亮度。

An epitaxial structure of flip LED chip and LED chip

【技术实现步骤摘要】
一种倒装LED芯片外延结构及LED芯片
本技术涉及光电子制造
，尤其涉及一种倒装LED芯片外延结构及LED芯片。
技术介绍
发光二极管，英文单词的缩写LED，主要含义：LED＝LightEmittingDiode，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,作为照明器件,相对传统照明器件,发光二极管有相当大优势——寿命长、光效高、无辐射、低功耗、绿色环保。目前LED主要用于显示屏、指示灯、背光源等领域。倒装LED芯片是一种新型LED芯片，其在传统的正装LED芯片表面制备了反射层，并将芯片电气面朝下封装；芯片点亮后，从有源层发出的光线经过反射层反射，从衬底一侧射出。在现有的LED芯片中，多采用蓝宝石作为衬底，GaN系半导体作为半导体结构。其中，蓝宝石的折射率为1.7，而N-GaN的折射率为2.42，有源区(MQW)发出的光线由N-GaN进入蓝宝石的过程中，由于两者折射率差别大，很容易发生全反射现象，降低倒装LED芯片的光提取效率，降低其亮度。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，提供一种倒装LED芯片外延结构，其光提取效率高。本技术还要解决的技术问题在于，提供一种倒装LED芯片，其亮度高。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种倒装LED芯片外延结构，其包括：衬底；设于所述衬底上的第一折射层；设于所述第一折射层上的第二折射层；设于所述第二折射层上的第三折射层；设于所述第三折射层上的外延层，所述外延层依次包括第一半导体层、有源层和第二半导体层；其中，所述衬底的折射率＜第一折射层的折射率＜第二折射层的折射率＜第三折射层的折射率＜第一半导体层的折射率。作为上述技术方案的改进，所述衬底为氧化铝衬底，所述第一折射层为AlN层，所述第二折射层为AlGaN层，所述第三折射层为GaN层。作为上述技术方案的改进，所述第一半导体层为N-GaN层，所述第二半导体层为P-GaN层。作为上述技术方案的改进，所述第一折射层、第二折射层、第三折射层的厚度为作为上述技术方案的改进，所述第一折射层通过磁控溅射法或等离子增强化学气相沉积法形成；所述第二折射层、第三折射层金属有机化合物化学气相沉积法形成。作为上述技术方案的改进，所述第一半导体层的厚度为4～5μm；其采用金属有机化合物化学气相沉积法形成。相应的，本技术还公开了一种倒装LED芯片，其包括：上述的外延结构；设于所述外延层上的透明导电层；设于所述透明导电层上的第一电极和第二电极；设于所述第一电极和第二电极上的绝缘保护层；设于所述绝缘保护层上的反射层；和设于所述反射层上的第一电极粘附层和第二电极粘附层；其中，所述第一电极通过贯穿所述反射层和绝缘保护层的第一孔洞与所述第一电极粘附层形成电连接；所述第二电极通过贯穿所述反射层和绝缘保护层的第二孔洞与所述第二电极粘附层形成电连接。作为上述技术方案的改进，所述透明导电层由氧化铟锡制成；其通过磁控溅射法形成。作为上述技术方案的改进，所述绝缘保护层由SiO2或SiNx制成。作为上述技术方案的改进，所述反射层包括至少一层SiO2层和至少一层Ti3O5层。实施本技术，具有如下有益效果：本技术在衬底表面制备了折射率依次升高的多个折射层，大幅度降低了衬底对有源层发出的光的全反射效应，从而增加了倒装LED芯片的光提取效率，提升了倒装LED芯片的亮度。同时，这些折射层也能充分缓冲衬底与半导体层之间的晶格失配，提升倒装LED芯片的整体性能。附图说明图1是本技术一实施例中倒装LED芯片外延结构的结构示意图；图2是本技术一实施例中倒装LED芯片的结构示意图。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作进一步地详细描述。仅此声明，本技术在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本技术的附图为基准，其并不是对本技术的具体限定。参见图1，本实施例提供了一种倒装LED芯片外延结构，其包括：衬底1，依次设于衬底1上的第一折射层2、第二折射层3、第三折射层4和外延层5，外延层5依次包括第一半导体层51、有源层52和第二半导体层53；其中，衬底1的折射率＜第一折射层2的折射率＜第二折射层3的折射率＜第三折射层4的折射率＜第一半导体层51的折射率。采用上述结构的外延结构，光从有源层52产生之后，依次经由第一半导体层51、第三折射层4、第二折射层3和第一折射层2传输，最后从衬底1射出；由于光传输过程中折射率依次减小，大幅度地降低了光的全反射，提升了光提取效率，进而能提升倒装LED芯片的亮度。具体的，衬底1选用蓝宝石、硅、碳化硅；但不限于此。优选的，在本实施例之中，选用蓝宝石衬底；其稳定性高、机械强度高，易于处理和清洗。蓝宝石的折射率为1.76～1.77。具体的，第一折射层2选用AlN层，但不限于此。AlN层具有高透光率、且其折射率为2.0～2.1，与蓝宝石衬底相近。且AlN层还可起到缓冲蓝宝石基底晶格失配的作用，便于后期形成外延层5。AlN层采用磁控溅射法或等离子增强化学气相沉积法(PECVD)形成；其厚度为如果其厚度则无法完整覆盖衬底表面，起不到缓冲、减少全反射的作用；如果其厚度则会导致衬底翘曲，不平整，影响后期LED的制备。优选的，AlN层的厚度为具体的，第二折射层3选用AlGaN层，但不限于此；AlGaN层透光率高，其折射率为2.38左右，AlGaN层也可起到缓冲衬底1与外延层5晶格失配的作用，有助于后续生长外延层5。第二折射层3采用有机化合物化学气相沉积法(MOCVD)制成，其厚度为优选为具体的，第三折射层4选用GaN层，其透光率高，折射率为2.4左右，与N-GaN接近。第三折射层4采用有机化合物化学气相沉积法制成，其厚度为具体的，本专利技术中的外延层5选用，GaN基半导体，但不限于此。具体的，在本实施例中，第一半导体层51选用N-GaN层，但不限于此，其采用金属有机化合物化学气相沉积法形成；其厚度为4～5μm。第二半导体层53为P-GaN层。相应的，本实施例还公开了一种倒装LED芯片，参考图2，其包括：上述的外延结构10；设于外延层5上的透明导电层20，设于透明导电层20上的第一电极30和第二电极40；设于第一电极30和第二电极40上的绝缘保护层50；设于绝缘保护层50上的反射层60和设于反射层60上的第一电极粘附层70和第二电极粘附层80；其中，所述第一电极30通过贯穿反射层60和绝缘保护层50的第一孔洞51与第一电极粘附层70形成电连接；第二电极40通过贯穿所述反射层60和绝缘保护层50的第二孔洞52与第二电极粘附层80形成电连接。其中，透明导电层20设置在第二半导体层53上，其通过磁控溅射法形成；具体的，其采用氧化铟锡制成，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种倒装LED芯片外延结构，其特征在于，包括：/n衬底；/n设于所述衬底上的第一折射层；/n设于所述第一折射层上的第二折射层；/n设于所述第二折射层上的第三折射层；/n设于所述第三折射层上的外延层，所述外延层依次包括第一半导体层、有源层和第二半导体层；/n其中，所述衬底的折射率＜第一折射层的折射率＜第二折射层的折射率＜第三折射层的折射率＜第一半导体层的折射率。/n

【技术特征摘要】
1.一种倒装LED芯片外延结构，其特征在于，包括：
衬底；
设于所述衬底上的第一折射层；
设于所述第一折射层上的第二折射层；
设于所述第二折射层上的第三折射层；
设于所述第三折射层上的外延层，所述外延层依次包括第一半导体层、有源层和第二半导体层；
其中，所述衬底的折射率＜第一折射层的折射率＜第二折射层的折射率＜第三折射层的折射率＜第一半导体层的折射率。


2.如权利要求1所述的倒装LED芯片外延结构，其特征在于，所述衬底为氧化铝衬底，所述第一折射层为AlN层，所述第二折射层为AlGaN层，所述第三折射层为GaN层。


3.如权利要求1所述的倒装LED芯片外延结构，其特征在于，所述第一半导体层为N-GaN层，所述第二半导体层为P-GaN层。


4.如权利要求1或2所述的倒装LED芯片外延结构，其特征在于，所述第一折射层、第二折射层、第三折射层的厚度为


5.如权利要求1或2所述的倒装LED芯片外延结构，其特征在于，所述第一折射层通过磁控溅射法或等离子增强化学气相沉积法形成；所述第二折射层、第三折射层金属有机化合物化学气相沉积法形成。...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔永进，秦明惠，张新朝，庄家铭，
申请(专利权)人：佛山市国星半导体技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44