一种LED以及侧壁图形化的LED芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种LED以及侧壁图形化的LED芯片，该LED芯片包括堆栈结构、N电极和P电极，堆栈结构包括衬底、位于衬底之上的N型氮化镓层、量子阱发光层、P型氮化镓层、透明导电层，N电极位于N型氮化镓层之上，P电极位于透明导电层之上，其中，堆栈结构的侧壁上有连续分布的有规则的曲面图形化结构。采用本实用新型专利技术可使更多从侧壁出射到外界的光线的入射角小于全反射临界角而出射至外界，大大提高了LED芯片侧壁的光提取效率，从而提高LED芯片的出光效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

LED and LED chip with side wall patterning

The utility model discloses a LED LED chip and the side wall of the graphic, the LED chip includes a stack structure, N electrode and P electrode, the stack structure includes a substrate, the substrate is located in the N type gallium nitride layer, quantum well light emitting layer, P type gallium nitride layer, a transparent conductive layer, the N electrode is located on the N type gallium nitride layer, P electrode on the transparent conductive layer, wherein, a surface pattern structure continuous distribution rules of the side wall of the stack structure. The utility model can be used to shoot more external light incident angle less than the critical angle of total reflection from the side wall and exit to the outside, the side wall of the chip of LED is greatly improved the light extraction efficiency, so as to improve the extraction efficiency of LED chip.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及LED芯片领域，尤其涉及的是一种LED以及侧壁图形化的LED芯片。
技术介绍
氮化镓基LED芯片发光层在2 Ji的角度内发光，由于氮化镓的折射率与空气的折射率相差很大，参见图1，平面结构的LED芯片I侧壁结构由于内部的界面反射和材料本身吸收的损耗，造成大部分光无法穿越LED芯片侧壁与空气的界面，仅有一部分光可以从芯片内部发射出来，出光效率很低。当光线在LED芯片侧壁与空气界面处的入射角大于全反射临界角时，则发生全反射现象，这是光线无法穿越界面而发射出来的根本原因。虽然现有技术采 用腐蚀的方法在侧壁上形成一些凹凸不平整表面，如图2所示，粗化结构为多个平面组成的多面形2时，在多个平面上发生多次全反射现象重新进入芯片内部，无法出射到空气中。这种不规则的粗糙表面的效果只是稍好于平面表面结构，但是还是没有明显改善出光效率的问题。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种侧壁图形化的LED芯片及采用该芯片的LED，旨在解决现有的LED芯片出光效率很低的问题。本技术的技术方案如下:一种侧壁图形化的LED芯片，包括堆栈结构、N电极和P电极，所述N电极和P电极设置在堆栈结构上，其中，堆栈结构的侧壁上有连续分布的有规则的曲面图形化结构。所述的侧壁图形化的LED芯片，其中，所述堆栈结构包括衬底、位于衬底之上的N型氮化镓层、量子阱发光层、P型氮化镓层、透明导电层，N电极位于N型氮化镓层之上，P电极位于透明导电层之上。所述的侧壁图形化的LED芯片，其中，所述堆栈结构包括衬底、位于衬底之下的N型氮化镓层、量子阱发光层、P型氮化镓层、反射层，N电极位于N型氮化镓层之下，P电极位于反射层之下。所述的侧壁图形化的LED芯片，其中，所述LED芯片还包括基底，所述P电极位于基底下端面，所述堆栈结构位于基底上端面，所述N电极位于堆栈结构上端面，堆栈结构包括依次层叠的P型氮化镓层、量子阱发光层和N型氮化镓层。所述的侧壁图形化的LED芯片，其中，所述有规则的曲面图形化结构为连续分布的有规则的半圆形状。所述的侧壁图形化的LED芯片，其中，所述有规则的曲面图形化结构为波浪形结构。所述的侧壁图形化的LED芯片，其中，所述连续分布的有规则的曲面图形化结构按堆栈结构的层叠方向纵向并排分布。所述的侧壁图形化的LED芯片，其中，纵向并排分布包括垂直的或与垂直方向成角度倾斜的形式。所述的侧壁图形化的LED芯片，其中，所述连续分布的有规则的曲面图形化结构在垂直方向呈S型曲线或折线的形式。一种LED，其中，LED的芯片为上述的侧壁图形化结构的LED芯片。本技术的有益效果:本技术提供一种侧壁图形化的LED芯片，芯片侧壁为规则图形化结构，且自上而下贯穿整个芯片堆栈结构的侧壁，相比未图形化或图形化为平面的多面形状结构，不仅增加侧壁的出光面积，而且使更多从侧壁出射到外界的光线的入射角小于全反射临界角而出射至外界，大大提高了 LED芯片侧壁的光提取效率，从而提高LED芯片的出光效率。附图说明图1为光线在传统结构的LED芯片侧壁界面反射示意图。图2为光线在现有技术粗化结构的LED芯片侧壁界面反射示意图。图3为本技术中正装结构LED芯片的剖面示意图。图4为本技术中正装结构LED芯片的俯视示意图及界面的出射示意图。图5为本技术中倒装结构LED芯片的剖面示意图。图6为本技术中倒装结构LED芯片的俯视示意图。图7为本技术中垂直结构LED芯片的剖面示意图。图8为本技术中垂直结构LED芯片的俯视示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本技术进一步详细说明。参见图3和图4，本实施例一提供的一种正装结构的侧壁图形化LED芯片，包括构成LED芯片的堆栈结构31、N电极32和P电极33。该正装结构的LED芯片堆栈结构31包括衬底311、位于衬底311之上的N型氮化镓层312、量子阱发光层313、P型氮化镓层314、透明导电层315，N电极32位于N型氮化镓层312之上，P电极33位于透明导电层315之上。衬底可以采用蓝宝石、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等。其中，LED芯片侧壁包括所有构成芯片的堆栈结构的侧壁，LED芯片侧壁结构为有规则的图形化结构316，“图形化”是指规则的曲面图形单元呈周期性重复的连续结构，此处图形化结构为连续分布的规则半圆形状，本专利技术并不限于规则半圆形状结构，还可以是波浪形或其它连续分布的规则曲面。LED芯片的堆栈结构不只是上文所描述的层结构，还可以增加位于衬底之下的反射层或导电层之上的光提取层等其它层结构。由图4的局部放大图可以看出，LED芯片侧壁结构为规则的图形化结构316，当光线出射到临界面时，入射角就会小于全反射临界角，从而避免全反射带来的光损失。参见图5和图6是本实施例二提供一种倒装结构的侧壁图形化LED芯片，包括构成LED芯片的堆栈结构31、N电极32和P电极33。该倒装结构的LED芯片堆栈结构31包括衬底311、位于衬底311之下的N型氮化镓层312、量子阱发光层313、P型氮化镓层314、反射层317，N电极32位于N型氮化镓层312之下，P电极33位于反射层317之下，N电极32的高度与P电极33的高度平齐。衬底可以采用蓝宝石、GaN、SiC等。其中，LED芯片侧壁包括所有构成芯片的堆栈结构的侧壁，LED芯片侧壁结构为规则的图形化结构316，“图形化”是指有规则的曲面图形单元呈周期性重复的连续结构，此处图形化结构为连续分布的规则半圆形状，此处的图形化结构还可以是波浪形或者是其它连续分布的规则曲面。参见图7和8本实施例三提供一种垂直结构的侧壁图形化LED芯片，包括构成LED芯片的基底71、位于基底71下端面P电极33、位于基底71上端面的堆栈结构31、以及位于堆栈结构31上端面的N电极32。该垂直结构的LED芯片堆栈结构31包括依次层叠的P型氮化镓层314、量子阱发光层313和N型氮化镓层312。基底可以采用S1、合金、金属或其它导热导电材质等。其中，芯片侧壁包括芯片的堆栈结构的所有侧壁即P型氮化镓层314、量子阱发光层313和N型氮化镓层312的侧壁，芯片侧壁上有规则的图形化结构316，“图形化”是指规则的曲面图形单元呈周期性重复的连续结构，此处图形化结构为连续分布的规则半圆形状，此处的图形化结构还可以是波浪形或者是其它连续分布的规则曲面。其中，上述的周期性重 复的规则的曲面图形单元按堆栈结构的层叠方向纵向并排分布，其中包括垂直的以及与垂直方向成一定角度倾斜的形式。甚至还有垂直方向呈S型曲线或折线的形式。本技术通过激光刻蚀、ICP刻蚀等技术使芯片侧壁成为规则图形化结构，且自上而下贯穿整个芯片堆栈结构的侧壁，相比未图形化或图形化为平面的多面形状结构，不仅增加侧壁的出光面积，而且使更多从侧壁出射到外界的光线的入射角小于全反射临界角而出射至外界，大大提高了 LED芯片侧壁的光提取效率，从而提高LED芯片的出光效率。应当理解的是，本技术的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本技术所附权利要求的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种侧壁图形化的LED芯片，包括堆栈结构、N电极和P电极，所述N电极和P电极设置在堆栈结构上，其特征在于，堆栈结构的侧壁上有连续分布的有规则的曲面图形化结构。

【技术特征摘要】
1.一种侧壁图形化的LED芯片，包括堆栈结构、N电极和P电极，所述N电极和P电极设置在堆栈结构上，其特征在于，堆栈结构的侧壁上有连续分布的有规则的曲面图形化结构。2.根据权利要求1所述的侧壁图形化的LED芯片，其特征在于，所述堆栈结构包括衬底、位于衬底之上的N型氮化镓层、量子阱发光层、P型氮化镓层、透明导电层，N电极位于N型氮化镓层之上，P电极位于透明导电层之上。3.根据权利要求1所述的侧壁图形化的LED芯片，其特征在于，所述堆栈结构包括衬底、位于衬底之下的N型氮化镓层、量子阱发光层、P型氮化镓层、反射层，N电极位于N型氮化镓层之下，P电极位于反射层之下。4.根据权利要求1所述的侧壁图形化的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片还包括基底，所述P电极位于基底下端面，所述堆栈结构位于基底上端面，所述N电极位于堆栈结构上端面，堆栈结构包括依次层叠的P型氮...

【专利技术属性】
技术研发人员：康学军，李鹏，张冀，
申请(专利权)人：佛山市国星半导体技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：