一种垂直结构的紫外光发光二极管芯片，其包括导电基板及依次堆叠于该导电基板的一个表面的P型半导体层、半导体激发层及N型半导体层，导电基板与P型半导体层之间设置反射层，发光二极管芯片还包括光路转换层，该光路转换层位于该发光二极管芯片的电流扩散区域之外并通过间隙与半导体激发层隔开，半导体激发层侧向发出的光线经过反射层的反射后射入该光路转换层内，该光路转换层对光线进行会聚。与现有技术相比，本发明专利技术在保证不影响发光二极管芯片的电流扩散的情况下，充分利用在电流扩散区域之外的区域对半导体激发层发出的光线进行会聚，提升整个发光二极管芯片的出光效率。本发明专利技术还提供一种垂直结构的紫外光发光二极管芯片的制造方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种垂直结构的发光二极管芯片，特别是指一种。
技术介绍
垂直结构的发光二极管芯片包括一导电基板及依次堆叠于导电基板上的P型半导体层、半导体激发层及N型半导体层。由于导电基板与P型半导体层的热膨胀系数差异较大，在N型半导体层上无法通过高温回火生长电流扩散层。因此，电流无法流至发光二极管芯片的边缘，造成发光面积的损失和浪费，致使发光二极管芯片的发光效率降低。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种提升发光效率的。一种垂直结构的紫外光发光二极管芯片，其包括导电基板及依次堆叠于该导电基板的一个表面的P型半导体层、半导体激发层及N型半导体层，所述导电基板与P型半导体层之间设置反射层，所述发光二极管芯片还包括光路转换层，该光路转换层位于该发光二极管芯片的电流扩散区域之外并通过间隙与半导体激发层隔开，半导体激发层侧向发出的光线经过反射层的反射后射入该光路转换层内，该光路转换层对光线进行会聚。一种垂直结构的紫外光发光二极管芯片的制造方法，包括如下步骤1)提供一绝缘基板，在该绝缘基板上依次生长N型半导体层、半导体激发层及P型半导体层；2)利用晶圆结合技术将导电基板与P型半导体层结合，并在导电基板与P型半导体层之间形成反射层；3)利用激光剥离(Laser Lift-Off)技术将所述绝缘基板与N型半导体层分离；4)在电流扩散区域之外，蚀刻N型半导体层、半导体激发层及P型半导体层形成若干不连续的沟槽，沟槽外侧形成光路转换层。上述发光二极管芯片中，在保证不影响发光二极管芯片的电流扩散的情况下，充分利用在电流扩散区域之外的区域对半导体激发层发出的光线进行会聚，提升整个发光二极管芯片的出光效率。下面参照附图，结合具体实施例对本专利技术作进一步的描述。 附图说明图1为本专利技术一实施例的垂直结构的紫外光发光二极管芯片的剖面图。图2为图1的垂直结构的紫外光发光二极管芯片的俯视图。图3为制造本专利技术一实施例的垂直结构的紫外光发光二极管芯片的流程。主要元件符号说明导电基板10P型半导体层20半导体激发层30N型半导体层40反射层50电极60沟槽70光路转换层80电流扩散区域90具体实施例方式图1示出了本专利技术的一实施例的垂直结构的紫外光发光二极管芯片。该垂直结构的紫外光发光二极管芯片包括一导电基板10、一设置于导电基板10上表面的反射层50、一堆叠于反射层50上表面的磊晶层及一设置于磊晶层上的电极60。该磊晶层包括依次堆叠于反射层50上的一 P型半导体层20、一半导体激发层30及一 N型半导体层40。反射层50 用以反射由半导体激发层30发出的光线。P型半导体层20及N型半导体层40用于提供流动的电子/空穴，使电子与空穴能在介于P型半导体层20及N型半导体层40之间的半导体激发层30相结合而向四周辐射出光子。在本实施例中，导电基板10可由氮化镓(GaN)基板、碳化硅(SiC)、硅(Si)、铜 (Cu)、钨化铜(CuW)等导电材质所制成。在本实施例中，N型半导体层40可为N型氮化铝镓层或N型氮化镓层，因为氮化铝镓对紫外光的吸收较小，所以本实施例中的N型半导体层40优选为N型氮化铝镓层。本实施例中的P型半导体层20为P型氮化镓层。本实施例中的半导体激发层30可为单量子阱或多量子阱层。在本实施例中，反射层50可为铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、镍(Ni)中的一种材料或者铝(Al)、银(Ag)、金(Au)、镍(Ni)中的任意两种或者两种以上材料的合金。在本实施例中，电极60为圆形。在其他实施例中，电极60可为其他形状，例如，方形。请同时参阅图2，所述发光二极管芯片在电极60的周围开设有若干沟槽70。这些沟槽70在电极60的周围呈不连续分布。在本实施例中，这些沟槽70位于电极60周围的同一个圆周内，也就是说，这些沟槽70共同围成一个不连续的圆圈。在其他实施例中，这些沟槽70在电极60外形成的形状可为其他形状，例如方形、椭圆形，只要保证这些沟槽70开设之后，沟槽70外侧的磊晶层与沟槽70内侧磊晶层通过两相邻沟槽70之间的部分(如图 2所示的长度为L的部分)而仍然保持电连接关系。在本实施例中，每一沟槽70由发光二极管芯片的顶面延伸至所述反射层50的顶面。每一沟槽70的外侧对应形成有一光路转换层80。每一沟槽70作为间隙将该光路转换层80与半导体激发层30分隔开。该光路转换层80与磊晶层的结构相同。该光路转换层80会聚半导体激发层30侧向发出的光线。如图1所示，沟槽70内侧的磊晶层的侧向发出的光线投射到反射层50上，经过反射层50的反射后进入该光路转换层80内，经过光路转换层80的反射、折射将光线会聚至发光二极管芯片的上方。由于导电基板10与P型半导体层20的热膨胀系数差异较大，在N型半导体层40 上无法通过高温回火生长电流扩散层。因此，所述发光二极管芯片会形成一电流扩散区域 90。该电流扩散区域90的面积小于N型半导体层40与电极60的面积差。在该电流扩散区域90内，电子与空穴在半导体激发层30相结合而辐射出光子。在电流扩散区域90之外， 极少数电子与空穴在半导体激发层30结合而辐射出光子。所述沟槽70开设于该电流扩散区域90之外，使得沟槽70对电流的分布没有影响或影响不大。通过实验验证，由于在N型半导体层40上无法生长电流扩散层，且紫外光的发光二极管芯片所用的N型氮化铝镓层的阻值较高，所以电流扩散区域90的范围相对较小。以长度与宽度均为300um的垂直结构的紫外光发光二极管芯片为例，该发光二极管芯片的电流扩散区域90为距离电极60的外缘 90um的面积内，也就是说，在与电极60外缘距离大于90um之外，电流密度急剧下降至原来的电流密度的0. 36倍。因此，在电流扩散区域90之外，发光二极管芯片的发光效率很差。 在电流扩散区域90之外开设沟槽70，在不影响发光二极管芯片的主要发光区域下，充分利用电流扩散区域90之外的区域。在本实施例中，所述电极60为圆形，电流扩散区域90大致为一圆环形区域。在其他实施例中，当电极60为方形时，电流扩散区域90为方环状。总之，电流扩散区域90的外围与电极60的外缘形状相一致。以长度与宽度均为300um的垂直结构的紫外光发光二极管芯片为例，两相邻沟槽 70之间的部分沿周向的长度L取值为IOum 50um，沟槽70沿径向的宽度d取值为Ium 20umo所述沟槽70开设于该电流扩散区域90之外且沟槽70呈不连续发布，使得两相邻沟槽70之间的部分(如图2所示的长度为L的部分)附近的电流集中于此，提高光路转换层80的发光效率，进而提高整个发光二极管芯片的发光效率。本实施例在保证不影响发光二极管芯片的电流扩散的情况下，充分利用在电流扩散区域90之外的区域对半导体激发层30发出的光线进行会聚，提升整个发光二极管芯片的出光效率。本实施例的提升出光效率的效果对于采用铜(Cu)基板或钨化铜(CuW)基板的垂直结构的紫外光发光二极管芯片尤为显著。请同时参阅图3，本专利技术同时还提供一种制造上述发光二极管芯片的方法，包括以下步骤a)提供一绝缘基板，在该绝缘基板上生长一磊晶层，该磊晶层包括依次堆叠于该绝缘基板上的N型半导体层40、一半导体激发层30及一 P型半导体层20 ；b)在P型半导体层20上蒸镀反射层50 ；c)利用电镀或晶圆结合技本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：凃博闵，黄世晟，杨顺贵，黄嘉宏，
申请(专利权)人：展晶科技深圳有限公司，荣创能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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