一种发光二极管芯片及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种发光二极管芯片及其制作方法，用以解决现有技术中存在的发光二极管芯片发光效率低的问题。上述发光二极管芯片包括：基底；PN结，其位于基底的一侧并包括P型半导体层和N型半导体层；P型电极、N型电极和电流扩散层，该P型电极、N型电极和电流扩散层位于上述PN结上；还包括：反射层，位于上述基底的另一侧；光栅，位于上述电流扩散层靠近PN结的一侧。采用本发明专利技术技术方案，制作工艺简单，通过改变发光二极管芯片内部光线的方向有效提高了发光二极管芯片的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发光二极管芯片制作领域，尤其涉及一种发光二极管芯片及其制作方法。
技术介绍
LED (Light Emitting Diode,发光二极管)芯片是一种固态的半导体器件,它可以直接将电能转化为光能。参阅图I所示为现有技术中的发光二极管芯片结构图。在发光二极管芯片中，最下层为蓝宝石基底6，在蓝宝石基底6的反射层中，可以将发光层发射的光线进行反射；基底6上层为N型GaN层5和P型GaN层2构成的PN结7，该PN7结即为发光层，当发光二极管芯片通电时，N型GaN层5和P型GaN层2中的电子和空穴进行迁移，使得发光二极管芯片发光；发光二极管芯片的最上层为电流扩散层3，用于降低串联电阻，使发光二极管芯片中的电流扩散；发光二极管芯片上还包含P型电极I和N型电极4，整个芯片采用环氧树脂或者硅树脂材料封装。在制作发光二极管芯片的过程中，采用AlGaInP LED系化合物半导体，其折射率为3. 5，密封发光二极管芯片的环氧树脂或者环氧树脂材料的折射率为I. Π. 5。由于发光二极管芯片材料与封装材料之间的折射率相差较大，当发光二极管芯片内部的光线射出发光二极管芯片时，容易发生全反射现象，即在发光二极管芯片内部，当光线入射角度大于临界角时，将会发生全反射，经计算，上述临界角约为25°左右。因此，需要发光二极管芯片发射的光线在发光二极管芯片界面的入射角小于临界角，即几乎垂直入射才能防止内部全反射·问题。由此可见，在发光二极管芯片中，只有满足条件的光线才能出射，严重影响了发光二极管芯片的发光效率，现有技术中，发光二极管芯片的发光效率低于10%。在现有技术中，提高发光二极管芯片发光效率的方法主要为，对发光二极管芯片的形状进行改进，将发光二极管芯片加工为具备多面体的形状，或者将发光二极管芯片表面制作成凹凸状，旨在提高发光层内部量子效率和光线从发光二极管芯片内部取至外部的效率，高效率提供发光层电流的技术，控制发光二极管芯片内部光线的入射角度。采用上述技术方案提高发光二极管芯片的发光效率，仅适用于外形尺寸低于1_的发光二极管芯片，并且在加工工艺上实现起来较为困难。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种发光二极管芯片及其制作方法，用以解决现有技术中存在的发光二极管芯片发光效率低的问题。本专利技术实施例提供的具体技术方案如下一种发光二极管芯片,包括基底；PN结，其位于基底的一侧并包括P型半导体层和N型半导体层；P型电极、N型电极和电流扩散层，所述P型电极、N型电极和电流扩散层位于所述PN结上，反射层，位于所述基底的另一侧；光栅，位于所述电流扩散层靠近PN结的一侧。其中，所述发光二极管芯片还包括光线方向改变部件，所述光线方向改变部件位于所述电流扩散层的侧面；所述光线方向改变部件包括经过粗糙化处理的部件；或者，光栅；或者，光子晶体。所述反射层为金属层； 所述金属层上设有多个曲率半径为微米级的凹面镜或凸面镜；所述光栅采用金属制作，所述光栅的光栅常数为10纳米 19纳米。—种发光二极管芯片的制作方法，包括在基底的一侧上形成包括P型半导体层和N型半导体层的PN结的步骤；在所述PN结上形成P型电极和N型电极的步骤；在所述PN结上形成电流扩散层的步骤；在所述基底的另一侧上形成反射层的步骤；在所述电流扩散层上制作光栅结构的步骤；其中，在所述电流扩散层的侧面制作光线方向改变部件的步骤；在电流扩散层的侧面制作光线方向改变部件的步骤包括在所述电流扩散层侧面进行粗糙化处理；或者，在所述电流扩散层侧面制作光栅结构；或者，在所述电流扩散层侧面制作光子晶体；所述反射层为金属层；在所述基底的另一侧上形成反射层的步骤包括在所述金属层上制作多个曲率半径为微米级的凹面镜或凸面镜；所述光栅结构采用金属制作，所述光栅结构的光栅常数为10纳米 19纳米。本专利技术实施例中，上述发光二极管芯片包括基底；PN结，其位于基底的一侧并包括P型半导体层和N型半导体层；P型电极、N型电极和电流扩散层，该P型电极、N型电极和电流扩散层位于上述PN结上；还包括反射层，位于上述基底的另一侧；光栅，位于上述电流扩散层靠近PN结的一侧。采用本专利技术技术方案，制作工艺简单，通过改变发光二极管芯片内部光线的方向有效提高了发光二极管芯片的发光效率。附图说明图I为现有技术中发光二极管芯片的结构示意图；图2为本专利技术实施例中发光二极管芯片的结构示意图；图3为本专利技术实施例中发光二极管芯片的制作流程图；图4为本专利技术实施例中发光二极管芯片反射层微结构中光线传播模拟图。具体实施例方式为了解决现有技术中存在的发光二极管芯片发光效率低的问题，本专利技术实施例中，上述发光二极管芯片包括基底；PN结，其位于基底的一侧并包括P型半导体层和N型半导体层；P型电极、N型电极和电流扩散层，该P型电极、N型电极和电流扩散层位于上述PN结上；还包括反射层，位于上述基底的另一侧；光栅，位于上述电流扩散层靠近PN结的一侧。采用本专利技术技术方案，制作工艺简单，通过改变发光二极管芯片内部光线的方向有效提高了发光二极管芯片的发光效率。下面结合附图对本专利技术优选的实施方式进行详细说明。参阅图2所示为本专利技术实施例中提供的一种发光二极管芯片，发光二极管芯片包括基底6、PN结7、P型电极I、N型电极4、反射层11、光栅9和光线方向改变部件8，其中，基底6 ；PN结7，其位于基底的一侧并包括P型半导体层2和N型半导体层5 ； P型电极I、N型电极4和电流扩散层3，所述P型电极I、N型电极4和电流扩散层3位于所述PN结上，反射层11，位于所述基底的另一侧；光栅9，位于所述电流扩散层靠近PN结的一侧；光线方向改变部件8，位于所述电流扩散层的侧面。其中，上述发光二极管芯片的反射层11为金属层，且在该金属层上设有多个曲率半径为微米级的凹面镜或凸面镜10，并且，该金属层可以为铝层、铜层等高反射率的金属层；上述发光二极管芯片电流扩散层靠近PN结一侧的光栅9采用金属制作，且光栅常数为10纳米 19纳米；上述发光二极管电流扩散层侧面的光线方向改变部件8可以为经过粗糙化处理的部件，或者为光栅，或者为光子晶体等。参阅图3所示，本专利技术实施例中，发光二极管芯片制作的详细流程如下步骤300 :在基底的一侧上形成包括P型半导体层和N型半导体层的PN结。步骤310 :在上述PN结上形成电流扩散层。步骤320 :在上述PN结上形成P型电极和N型电极。在发光二极管芯片的制作过程中，PN结位于基底的一侧并包括P型半导体层和N型半导体层。在PN结上形成电流扩散层，以及在PN结上形成P型电极和N型电极的步骤不分先后顺序，即可以先执行步骤310，再执行步骤320 ;或者，先执行步骤320，再执行步骤310。经过上述过程后，发光二极管芯片的结构由上至下依次为P型电极、电流扩散层、PN结、N型电极及基底。步骤330 :在上述基底的另一侧上形成反射层。在发光二极管芯片基底的另一侧上形成反射层，该反射层为一层金属层，该金属层可以为铝层，也可以为铜层等高反射率金属层。发光二极管芯片发光层发出的光线，经反射层反射后的光线方向指向发光二极管芯片的上层，以使发光二极管芯片发射层发出的光线射出发光二极管芯片。在上述发光二极管芯片基底的金属层上制作多个曲率半径为微米级的凹面镜或凸面镜。当发光层发出的光线入射反射层时，反射层上的多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管芯片，包括：基底；PN结，其位于基底的一侧并包括P型半导体层和N型半导体层；P型电极、N型电极和电流扩散层，所述P型电极、N型电极和电流扩散层位于所述PN结上；其特征在于，还包括：反射层，位于所述基底的另一侧；光栅，位于所述电流扩散层靠近PN结的一侧。

【技术特征摘要】
1.一种发光二极管芯片，包括 基底； PN结，其位于基底的一侧并包括P型半导体层和N型半导体层； P型电极、N型电极和电流扩散层，所述P型电极、N型电极和电流扩散层位于所述PN结上； 其特征在于，还包括 反射层，位于所述基底的另一侧； 光栅，位于所述电流扩散层靠近PN结的一侧。2.如权利要求I所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片还包括光线方向改变部件，所述光线方向改变部件位于所述电流扩散层的侧面。3.如权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述光线方向改变部件包括 经过粗糙化处理的部件；或者，光栅；或者，光子晶体。4.如权利要求I所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述反射层为金属层。5.如权利要求4所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述金属层上设有多个曲率半径为微米级的凹面镜或凸面镜。6.如权利要求I所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述光栅采用金属制作，所述光栅的光栅常数为10纳米 19纳米。7.一种发光二极管芯片的制作方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：马若玉，张元波，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：