一种LED芯片及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种LED芯片及其制备方法，根据本发明专利技术的LED芯片，包括：衬底(1)；N型氮化镓层(2)，形成在衬底(1)的上方；有源层(3)，形成在N型氮化镓层(2)的上方；P型氮化镓层(4)，形成在有源层(3)的上方；以及透明电极(5)，形成在P型氮化镓层(4)的上方，其中，衬底(1)的下表面镀有反射层(8)。根据本发明专利技术的LED芯片，其背面光的反射率高，且其出光效率也得到了提高。

LED chip and preparation method thereof

The invention provides a LED chip and a preparation method thereof, including a LED chip according to the invention, the substrate (1); N type gallium nitride layer formed on a substrate (2), (1) above; the active layer (3), formed in the N type gallium nitride layer (2) above; P a gallium nitride layer (4), formed on the active layer (3) above; and a transparent electrode (5), formed in the P type gallium nitride layer (4) above the substrate (1) of the surface is coated with a reflective layer (8). According to the LED chip of the present invention, the reflectivity of the back light of the invention is high, and the luminous efficiency is also improved.

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种LED芯片及其制备方法。
技术介绍
目前，传统的蓝宝石衬底GaN大功率芯片的主要品质特征参数为光的提取效率和可靠性，而且提取效率会对可靠性有很大影响，因此光的提取效率对大功率芯片的品质特性影响较大。光的提取效率一般可分为内量子效率和外量子效率内量子效率是指将注入的电能转化为光能量的效率，目前已能达到70-80%，对于外延生长好的芯片其内量子效率甚至能达到90% ；外量子效率是指将光能量从芯片中提取出来的效率，目前只有40-50%， 仍然存在很大的改善空间。所以目前的LED大功率芯片制备厂商均以提高外量子效率为首要研发目标。导致外量子效率低的一个方面是因为在芯片上存在背面光的损失，背面光的损失主要有以下几个方面，一是背面激光切割导致侧壁灼伤层呈黑色，吸光严重；二是部分背面光由芯片射出后由于射出角度的原因从背面折射出光而浪费。因此，增加背面光的反射是提高芯片外量子效率的一条重要途径。目前流行的方法是在芯片衬底背面制作分散布拉格反射镜(Distributed Bragg Reflector)和背金属层(其中的一种或者两者的组合方式)。 在众多金属中，铬(Cr)，钼(Pt)和金(Au)由于具有较高的反射率，导热率和稳定性，因而被选择应用于LED大功率芯片的背金属工艺。然而，通过这些方法都未能达到有效地提高芯片正面出光效率的目的。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种LED芯片及其制备方法，以解决芯片背面存在光射出导致的LED芯片出光效率低的技术问题。为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种LED芯片，包括衬底； N型氮化镓层，形成在上述衬底的上方；有源层，形成在上述N型氮化镓层的上方；P型氮化镓层，形成在上述衬底的上方；以及透明电极，形成在上述P型氮化镓层的上方，其中，上述衬底的下表面镀有反射层。进一步地，反射层为DBR(Distributed Bragg Reflector)反射镜。进一步地，反射层的下表面镀有金属层。进一步地，金属层由以下金属Cr、Pt和Au中的一种以上构成。进一步地，衬底的下表面为经抛光的光滑面。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种LED芯片的制备方法，包括步骤a)在衬底上生长N型氮化镓层；步骤b)在上述N型氮化镓层上生长有源层；步骤c)在上述有源层上生长P型氮化镓层；步骤d)在上述P型氮化镓层上生长ITO层；以及步骤e)进行光刻，形成芯片电极，其中，在上述步骤e)之后，进一步进行以下步骤步骤g)在上述衬底的下表面镀反射层和金属层。进一步地，在上述步骤e)之后步骤g)之前，还进行以下步骤步骤Π)对上述衬底下表面进行研磨；步骤f2)对经步骤Π)的上述衬底下表面进行粗抛光；步骤f3)对经步骤f2)的上述衬底下表面进行精细抛光。进一步地，在6 μ m抛光模式下进行上述步骤f2)，抛光量大于15 μ m。进一步地，上述步骤f3)中使用SW2抛光液进行精细抛光。进一步地，上述步骤f3)中精细抛光时间大于30min。进一步地，对经步骤f3)的上述衬底下表面进行特殊的清洗处理，并对芯片表面进行去蜡清洗处理。根据本专利技术的技术方案，通过对衬底进行一般的研磨抛光后再进行精细抛光以提高背面平整度，然后背镀DBR反射镜和金属，增加了芯片背面光的反射率，提高了芯片的出光效率。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。 下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中图1是本专利技术提供的芯片截面结构示意图；图2是本专利技术提供的芯片的制备方法流程图；图3a示出了先后使用粒径为6 μ m和3 μ m的钻石抛光液进行抛光时，芯片衬底背面粗糙度随抛光量的变化曲线；图北示出了使用S^2抛光液进行抛光时，芯片衬底背面粗糙度随抛光时间的变化曲线；图如示出了衬底背面没有经过精细抛光的芯片的电性结果表；以及图4b示出了衬底背面经过精细抛光的芯片的电性结果表。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。本专利技术提供的LED芯片，如图1所示，其结构自下而上依次为金属(9)、反射层 (8)、衬底(1)、N型氮化镓层(2)、有源层(3)、P型氮化镓层(4)和透明电极(5)。优选地，该反射层为DBR反射镜。更加优选地，DBR反射镜由Ti02、Si&和Al组合形成。由于DBR反射镜具有高反射率，可以有效反射芯片背面光，从而有效地提高了芯片的出光效率。优选地，所述DBR反射镜的下表面镀有金属。更加优选地，所用金属材料可以是 Al、Cr、Pt、Au、中的一种或者几种的组合，但不限定于此。通过在衬底的DBR反射镜的下表面进一步镀具有良好光反射性金属，不仅通过金属遮光性有效地阻断了背面光从衬底的射出，还由于所镀的金属具有良好的光反射性，从而也保证了有效地反射芯片背面光。优选地，上述衬底的下表面为经精细抛光的光滑面。由于经抛光后的衬底下表面为光滑面，平整度高，因此，在其上背镀DBR反射镜和金属，粘附性好，能够达到良好的工艺效果，进而达到了有效增加芯片背面光的反射率的目的，提高了芯片的出光效率。根据本专利技术的LED芯片，通过在经抛光的衬底的下表面镀有金属，根据光学原理， 背面光照射到DBR反射镜后，由于较高的反射率，大部分光直接被反射至芯片的正面射出， 并且，通过金属层的遮光性以及反射性，减少了光线从背面射出造成的损耗。如图2所示，本专利技术还提供了一种LED芯片的制备方法，包括步骤a)，在衬底上生长N型氮化镓层；步骤b)，在上述N型氮化镓层上生长有源层；步骤c)，在上述有源层上生长P型氮化镓层；步骤d)，在上述P型氮化镓层上生长ITO层；以及步骤e)，进行光刻，形成芯片电极，其中，在上述步骤e)之后，进一步进行以下步骤步骤g)，在上述衬底的下表面镀反射层。优选地，在上述步骤e)之后步骤g)之前，进一步进行以下步骤步骤fl)，对上述衬底下表面进行研磨；步骤f2)，对经步骤Π)的上述衬底下表面进行粗抛光；步骤f3)，对经步骤f2)的上述衬底下表面进行精细抛光；以及步骤f4)对经步骤f3)的所述衬底下表面进行特殊的清洗处理和对芯片表面进行去蜡清洗处理。优选地，步骤f3)中使用SiO2抛光液进行精细抛光。通过在研磨后的衬底表面进行粗抛光，进一步进行精细抛光及清洗，保证了芯片衬底的下表面的光滑平整度和清洁度，为之后的蒸镀等工艺提供了良好的工艺条件，保证了蒸镀等工艺的有效性，进而有效地提高芯片衬底的反射率，从而达到了有效提高芯片出光效率的目的。优选地，在6 μ m抛光模式下进行所述步骤f3)，抛光量大于15 μ m。由于，使用粒径为6 μ m的钻石抛光液抛光速率较快，适合规模生产，并且实验表明当抛光量大于15 μ m 后，衬底粗糙度基本不会再下降，光滑度可满足生产质量要求。优选地，步骤中精细抛光时间大于30min。通过充分的抛光时间能够达到理想的抛光效果。优选地，在经过所述步骤f3)的所述衬底下表面依次镀DBR反射镜和金属层。金属层可有Cr、Pt和Au中的任意一种以上构成。从而，可提高芯片衬底的反射率，进而减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＬＥＤ芯片，包括：衬底（１）；Ｎ型氮化镓层（２），形成在所述衬底（１）的上方；有源层（３），形成在所述Ｎ型氮化镓层（２）的上方；Ｐ型氮化镓层（４），形成在所述有源层（３）的上方；以及透明电极（５），形成在所述Ｐ型氮化镓层（４）的上方，其特征在于，所述衬底（１）的下表面镀有反射层（８）。

【技术特征摘要】
1.一种LED芯片，包括 衬底⑴；N型氮化镓层(2)，形成在所述衬底(1)的上方； 有源层(3)，形成在所述N型氮化镓层(2)的上方； P型氮化镓层(4)，形成在所述有源层(3)的上方；以及透明电极(5)，形成在所述P型氮化镓层(4)的上方， 其特征在于，所述衬底(1)的下表面镀有反射层(8)。2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述反射层(8)为DBR反射镜。3.根据权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述反射层(8)的下表面镀有金属层(9)。4.根据权利要求3所述的LED芯片，其特征在于，所述金属层(9)由以下金属Cr、Pt 禾口 Au中的一种以上构成。5.根据权利要求1-4任一项所述的LED芯片，其特征在于，所述衬底(1)的下表面为经抛光的光滑面。6.一种LED芯片的制备方法，包括 步骤a)在衬底上生长N型氮化镓层；步骤b)在所述N型氮化镓...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄宁湘，许亚兵，罗正加，
申请(专利权)人：湘能华磊光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：43