一种发光二极管制造技术

本发明专利技术提供如下发光二极管，其包括：透明衬底，该透明衬底具备第一表面；半导体垒晶叠层，包括在透明衬底的第一表面依次堆叠的第一导电型半导体层、活性层和第二导电型半导体层；DBR反射层，覆盖所述半导体垒晶叠层的顶表面以及侧壁，具有第一开口和第二开口；第一电极和第二电极，分别通过所述第一开口和第二开口与所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层电连接；DBR反射层中含有空洞。本发明专利技术通过在DBR反射层中引入空洞使DBR叠层之间具有更大的折射率差，使反射率得到了提升，从而提高发光效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种发光二极管
本专利技术涉及半导体光电
，更具体地说，涉及的是一种发光二极管。
技术介绍
发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)具有发光强度大、效率高、体积小、使用寿命长等优点，被认为是当前最具有潜力的光源之一。近年来，LED已在日常生活中得到广泛应用，例如照明、信号显示、背光源、车灯和大屏幕显示等领域，同时这些应用也对LED的亮度、发光效率提出了更高的要求。发光二极管主要有三种方式：倒装、正装及垂直。其中正装LED由于衬底的热阻较高，散热差，限制了其在大电流下的应用。为了解决这一难题，倒装芯片应运而生。传统倒装芯片的结构，使用Ag镜为反射层材料。由于Ag具有很强的活性，容易发生迁移。在实际设计中，银镜的面积小于发光区的pGaN面积，这牺牲的一部分发光区用来制备保护层覆盖Ag镜反射层。另外，Ag的反射率只能达到95%左右。因此，目前Ag基倒装结构正面的高反射区域面积及其反射率都较低，从而影响光的萃取，不利于光效的增加。
技术实现思路
为了解决以上的问题，我们引入一种空洞型DBR结构取代Ag镜反射层应用于倒装芯片中。这种空洞型DBR结构具有99%以上的反射率，同时其可以覆盖整个芯片正面，可以极大的提高芯片正面的反射效率，增加芯片的光萃取效率，从而增加光效。为实现上述目的，本专利技术提供一种发光二极管，其包括透明衬底，该透明衬底具备第一表面；半导体垒晶叠层，包括在透明衬底的第一表面依次堆叠的第一导电型半导体层、活性层和第二导电型半导体层；DBR反射层，覆盖所述半导体垒晶叠层的顶表面以及侧壁，具有第一开口和第二开口；第一电极和第二电极，分别通过所述第一开口和第二开口与所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层电连接；所述DBR反射层中含有空洞结构。优选地，所述DBR反射层由绝缘介质层组成。优选地，所述DBR反射层由N组第一绝缘介质层和第二绝缘介质层交替堆叠而成，其中N的范围为3~50，所述第一绝缘介质层的折射率小于所述第二绝缘介质层的折射率，采用湿法蚀刻通过对第一绝缘介质层蚀刻，对第二绝缘介质层不蚀刻形成所述空洞。优选地，所述第一绝缘介质层的材料为SiO2、SiONx、SiNx，所述第二绝缘介质层的材料为TiO2、NB2O5、Ta2O5。优选地，所述第一绝缘介质层的物理厚度大于第二绝缘介质层的厚度。更优选地，所述DBR反射层还包括第三绝缘介质层，位于所述DBR反射层的底层和顶层，折射率低于所述第二绝缘介质层的折射率，采用湿法蚀刻通过对第一绝缘介质层蚀刻，对第二和第三绝缘介质层不蚀刻形成所述空洞。优选地，所述空洞位于第一绝缘介质层中，且空洞局部嵌套在第一绝缘介质层中。更优选地，所述空洞局部地位于DBR反射层的开口中，该开口用于填充电极。优选地，所述孔洞为微米空洞，空洞大小为1μm~50μm。优选地，所述第三绝缘介质层的材料为Al2O3。作为本专利技术的另一种实施方式，优选地，所述DBR反射层由N组第一绝缘介质层和第二绝缘介质层交替堆叠而成，其中N的范围为3~50，所述第一绝缘介质层的折射率小于所述第二绝缘介质层的折射率，所述空洞位于第一绝缘介质层中，且空洞均匀的嵌套在第一绝缘介质层中，该空洞通过调整蒸镀参数得到。优选地，所述空洞为纳米空洞，空洞大小为1nm~10nm。优选地，所述透明衬底包括与第一表面相对的第二表面，第二表面为主要出光面。优选地，所述发光二极管还包括接触电极，形成于所述第二导电型半导体层上，所述DBR反射层覆盖该接触电极的表面。本专利技术同时提供一种发光二极管封装体，包括安装基板和安装在所述安装基板上的至少一个发光二极管，其特征在于，所述发光二极管至少一个或多个或全部为前述的发光二极管。本专利技术同时还提供一种发光二极管模组，包括安装基板和安装在所述安装基板上的多行和多列发光二极管，其特征在于，所述发光二极管至少一个或多个或全部为前述的一种发光二极管。优选地，所述发光二极管模组中的多列发光二极管至少包括一列红光发光二极管、一列绿光发光二极管和一列蓝光发光二极管。优选地，所述发光二极管模组中的多行以及多列发光二极管都是蓝光发光二极管。本专利技术同时还提供一种RGB显示装置，包括多个前述的发光二极管模组拼接在一起。本专利技术同时还提供一种背光显示屏，包括多个前述的发光二极管模组拼接在一起形成背光光源。如上所述，本专利技术设计的发光二极管，包括如下有益效果：1）通过在DBR反射层中引入空洞结构，DBR叠层间的折射率差变大，空洞结构中主要是空气介质，DBR反射层中介质的折射率差异变大，DBR反射层的反射率增大，从而提高发光效率；2）DBR反射层可覆盖半导体垒晶叠层的整个表面，高反射区域面积增大，增加芯片的光萃取效率，从而提高发光效率。附图说明图1为本专利技术实施例1中提到的发光二极管的剖面示意图。图2为本专利技术实施例1中所提到的发光二极管中第一开口和第二开口的分布示意图。图3为本专利技术实施例1提到的发光二极管（DBR空洞结构）和常规LED（DBR无空洞结构）芯片内部各个角度加权反射率理论计算的曲线图。图4为本专利技术实施例2中提到的发光二极管的剖面示意图。图5为本专利技术实施例2涉及的发光二极管（DBR空洞结构）和常规LED（DBR无空洞结构）芯片内部各个角度加权反射率理论计算的曲线图。图6~图12为本专利技术实施例5中所提及的发光二极管的制作工艺流程的结构示意图。图13为实施例7中所提及的封装结构的剖面示意图。图中元件标号说明：具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例1本实施例提供如下一种发光二极管，如图1所示的剖面示意图，其包括：101：透明衬底；102：第一导电型半导体层；103：活性层；104：第二导电型半导体层；105：接触电极；106：DBR反射层；107：第一开口；108：第二开口，109：第一电极；110：第二电极。透明衬底101可为绝缘性基板或导电性基板。透明衬底101可为用以使半导体垒晶叠层生长的生长基板，也可以是半导体垒晶叠层通过透明键合层键合在透明衬底101上。透明衬底可包括蓝宝石基板、碳化硅基板、硅基板、氮化镓基板、氮化铝基板等。透明衬底101包括第一表面、第二表面以及侧壁，其中第一表面和第二表面相对。透明衬底101可包括形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光二极管，其特征在于，包括：/n透明衬底，该透明衬底具备第一表面；/n半导体垒晶叠层，包括在透明衬底的第一表面依次堆叠的第一导电型半导体层、活性层和第二导电型半导体层；/nDBR反射层，覆盖所述半导体垒晶叠层的顶表面以及侧壁，具有第一开口和第二开口；/n第一电极和第二电极，分别通过所述第一开口和第二开口与所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层电连接；/n所述DBR反射层中含有空洞。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发光二极管，其特征在于，包括：
透明衬底，该透明衬底具备第一表面；
半导体垒晶叠层，包括在透明衬底的第一表面依次堆叠的第一导电型半导体层、活性层和第二导电型半导体层；
DBR反射层，覆盖所述半导体垒晶叠层的顶表面以及侧壁，具有第一开口和第二开口；
第一电极和第二电极，分别通过所述第一开口和第二开口与所述第一导电型半导体层和第二导电型半导体层电连接；
所述DBR反射层中含有空洞。


2.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于，所述DBR反射层由绝缘介质层组成。


3.根据权利要求2所述的一种发光二极管，其特征在于，所述DBR反射层由N组第一绝缘介质层和第二绝缘介质层交替堆叠而成，其中N的范围为3~50，所述第一绝缘介质层的折射率小于所述第二绝缘介质层的折射率，采用湿法蚀刻通过对第一绝缘介质层蚀刻，对第二绝缘介质层不蚀刻形成所述空洞。


4.根据权利要求3所述的一种发光二极管，其特征在于，所述第一绝缘介质层的材料为SiO2、SiONx、SiNx，所述第二绝缘介质层的材料为TiO2、NB2O5、Ta2O5。


5.根据权利要求3所述的一种发光二极管，其特征在于，所述第一绝缘介质层的物理厚度大于第二绝缘介质层的厚度。


6.根据权利要求3所述的一种发光二极管，所述DBR反射层还包括第三绝缘介质层，位于所述DBR反射层的底层和顶层，折射率低于所述第二绝缘介质层的折射率，采用湿法蚀刻通过对第一绝缘介质层蚀刻，对第二和第三绝缘介质层不蚀刻形成所述空洞。


7.根据权利要求3或6所述的一种发光二极管，其特征在于，所述空洞位于第一绝缘介质层中，且空洞局部嵌套在第一绝缘介质层中。


8.根据权利要求7所述的一种发光二极管，其特征在于，所述空洞局部地分布在DBR反射层的开口处，该DBR开口用于填充电极。


9.根据权利要求7所述的一种发光二极管，其特征在于，所述空洞为微米空洞，空洞大小为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆，马全扬，陈大钟，洪灵愿，彭康伟，林素慧，
申请(专利权)人：厦门三安光电有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35