一种高亮紫外LED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高亮紫外LED芯片，包括衬底和衬底背面的DBR反射层，其特征在于，所述衬底的正面从下往上依次包括GaN层、n型GaN层、p型GaN层和透明导电薄膜IOX；所述DBR反射层由中心波长为490nm的DBR膜堆和中心波长为390nm的DBR膜堆组成；所述DBR膜堆由47nm厚的高折射率材料Ta2O5和67nm厚的低折射率材料SiO2交替排列组成。本发明专利技术还公开了这种LED芯片的制备方法。通过对两种波长的DBR薄膜的结合形成的DBR反射层，即使在高角度入射光条件下，依旧能有很好的光反射率，让LED的出光率能有较大提升，解决了现有技术中存在的缺陷。解决了现有技术中存在的缺陷。解决了现有技术中存在的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种高亮紫外LED芯片及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体芯片
，尤其涉及一种高亮紫外LED芯片及其制备方法。

技术介绍

[0002]LED是一种常用的发光器件，具有其它灯具无可比拟的优点，如响应速度快、节能、可靠性好、环保等优点，在照明领域应用广泛。影响LED发光效率的主要因素有三个：器件的内量子效率、载流子注入效率和光出射效率。对于GaN基LED器件而言，在现有技术中，通过改善量子阱、异质解构载流子限制效应能有效提高器件的内量子效率，通过量子限制斯塔克效应和降低电子的泄露方法也让器件的载流子注入效率达到了较高的水平。
[0003]由于GaN这种材料本身的折射率较高，有源层发出的光的很大一部分会在芯片的表面发生全反射，导致光出射效率较低。在现有技术中，会通过在LED背面生长出一种全角度高反射率的DBR层来提升LED的光出射效率。DBR是Distributed Bragg Reflection的缩写，即分布式布拉格反射镜，是由两种不同折射率的材料交替排列组成的周期结构。传统的DBR反射镜通常由TiO2和SiO2周期性交替生长所得，能够达到99％的光反射率，有效提高LED芯片的出光量；但在光线高角度入射的情况下，DBR反射镜的光反射率会急剧下降，对LED芯片的出光量提升效果不明显。
[0004]针对上述缺陷，亟需提供一种高亮紫外LED芯片及其制备方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种高亮紫外LED芯片及其制备方法，以解决常规DBR在高角度入射光下反射率急剧降低导致对LED芯片的出光量提升效果不明显的问题。
[0006]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0007]一种高亮紫外LED芯片，包括衬底和衬底背面的DBR反射层，所述衬底的正面从下往上依次包括GaN层、n型GaN层、p型GaN层和透明导电薄膜IOX；其中，暴露在空气中的部分n型GaN层和部分p型GaN层上分别设有金属电极；
[0008]所述DBR反射层由中心波长为490nm的DBR膜堆和中心波长为390nm的DBR膜堆组成；
[0009]所述DBR膜堆由多层高折射率材料Ta2O5和多层低折射率材料SiO2交替排列组成；
[0010]所述高折射率材料Ta2O5的厚度为45
‑
50nm；
[0011]所述低折射率材料SiO2的厚度为60
‑
70nm。
[0012]优选的，所述GaN层的厚度为1
‑
3um，所述透明导电薄膜的厚度为80
‑
250nm。
[0013]优选的，所述n型GaN层的厚度为2
‑
4um。
[0014]优选的，所述p型GaN层为50
‑
200nm。
[0015]优选的，所述DBR膜堆的排列周期为10，即每一个DBR膜堆由10对Ti2O5/SiO2材料以ABAB的模式周期性排列组合而成；不同的DBR膜堆可以具有不同的中心波长，波长由组成
DBR膜堆的Ti2O5、SiO2材料的厚度决定。
[0016]优选的，所述衬底的材料为蓝宝石，厚度为100
‑
500um。
[0017]优选的，所述透明导电薄膜IOX的厚度为80
‑
250nm。
[0018]优选的，所述金属电极的材料为蒸镀Ti、Al、Ni、Au、Cr中的一种或者他们的任意组合。
[0019]本专利技术还提供了上述LED芯片的制备方法，包括以下步骤：
[0020]步骤一、准备衬底；对衬底进行减薄、抛光处理；在衬底正面依次生长出GaN层、n型GaN层和p型GaN层，形成LED外延片；对LED外延片进行清洗；
[0021]步骤二、在清洗干净的LED外延片上表面沉积出透明导电薄膜IOX；
[0022]步骤三、根据需求对透明导电薄膜IOX进行黄光图形制程，并蚀刻MESA图像，蚀刻完成后去胶；
[0023]步骤四、对p型GaN层上进行ICP等离子刻蚀，直至部分n型GaN层裸露，刻蚀完成后去胶；
[0024]步骤五、在p型GaN层和裸露的部分n型GaN层上分别沉积生成金属电极；
[0025]步骤六、在衬底背面用Ti2O5、SiO2先后分别沉积出中心波长为490nm的DBR膜堆和中心波长为390nm的DBR膜堆，形成DBR反射层。两种波长的DBR膜堆组成的DBR反射层在高角度入射光下也能具有很高的光反射率，在紫外线的365nm波段的反射率为99.5％。
[0026]优选的，在步骤一中，所述衬底上生长材料的技术为MOCVD。
[0027]与现有技术相比，本专利技术取得以下有益效果：
[0028]通过对两种波长的DBR薄膜的结合形成的DBR反射层，即使在高角度入射光条件下，依旧能有很好的光反射率，让LED的出光率能有较大提升，解决了现有技术中存在的缺陷。
附图说明
[0029]图1是本实施例提供的DBR反射层在全角度入射时的反射率图谱。
具体实施方式
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]实施例1
[0032]本实施例提供了一种高亮紫外LED芯片，包括衬底和衬底背面的DBR反射层，所述衬底的正面从下往上依次包括GaN层、n型GaN层、p型GaN层和透明导电薄膜IOX；其中，暴露在空气中的部分n型GaN层和部分p型GaN层上分别设有金属电极；
[0033]所述DBR反射层由中心波长为490nm的DBR膜堆和中心波长为390nm的DBR膜堆组成；
[0034]所述DBR膜堆由多层高折射率材料Ta2O5和多层低折射率材料SiO2交替排列组成；
[0035]所述高折射率材料Ta2O5的厚度为47nm；
[0036]所述低折射率材料SiO2的厚度为67nm。
[0037]具体的，所述GaN层的厚度为1
‑
3um，所述透明导电薄膜的厚度为80
‑
250nm。
[0038]具体的，所述n型GaN层的厚度为2
‑
4um。
[0039]具体的，所述p型GaN层为50
‑
200nm。
[0040]具体的，所述DBR膜堆的排列周期为10，即每一个DBR膜堆由10对Ti2O5/SiO2材料以ABAB的模式周期性排列组合而成；不同的DBR膜堆可以具有不同的中心波长，波长由组成DBR膜堆的Ti2O5、SiO2材料的厚度决定。
[0041]具体的，所述衬底的材料为蓝宝石，厚度为100
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高亮紫外LED芯片，包括衬底和衬底背面的DBR反射层，其特征在于，所述衬底的正面从下往上依次包括GaN层、n型GaN层、p型GaN层和透明导电薄膜IOX；其中，暴露在空气中的部分n型GaN层和部分p型GaN层上分别设有金属电极；所述DBR反射层由中心波长为490nm的DBR膜堆和中心波长为390nm的DBR膜堆组成；所述DBR膜堆由多层高折射率材料Ta2O5和低折射率材料SiO2交替排列组成；所述高折射率材料Ta2O5的厚度为45
‑
50nm；所述低折射率材料SiO2的厚度为60
‑
70nm。2.根据权利要求1所述的一种高亮紫外LED芯片，其特征在于，所述GaN层的厚度为1
‑
3um，所述透明导电薄膜的厚度为80
‑
250nm。3.根据权利要求1所述的一种高亮紫外LED芯片，其特征在于，所述n型GaN层的厚度为2
‑
4um。4.根据权利要求1所述的一种高亮紫外LED芯片，其特征在于，所述p型GaN层为50
‑
200nm。5.根据权利要求1所述的一种高亮紫外LED芯片，其特征在于，所述DBR膜堆的排列周期为10。6.根据权利要求1所述的一种高亮紫外LED芯片，其特征在于，所述衬底的材料为蓝宝石，厚度为100...

【专利技术属性】
技术研发人员：王钢，李昀昊，
申请(专利权)人：佛山市光垒智能制造有限公司，
类型：发明
国别省市：