CN103390711B - 一种具有电极反射层的led芯片及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有电极反射层的LED芯片制作方法，包括以下步骤，S1，在衬底上依次生长N型GaN层、量子阱层和P型GaN层；S2，采用刻蚀工艺使部分N型GaN层裸露；S3，于P型GaN层以及裸露的N型GaN层上分别蒸镀导电层，并预留有电极区域；S4，于预留的电极区域蒸镀电极反射层；S5，在电极反射层和导电层上蒸镀金属电极，电极与导电层接触。本发明在电极蒸镀之前制作电极反射层，将电极下方的光子在被金属电极吸收之前反射回去，从而增加光子的出射效率，此外本发明还提供了上述方法制取的具有电极反射层的LED芯片。

Description

一种具有电极反射层的LED芯片及其制作方法
技术领域
本发明涉及照明灯具领域，尤其涉及一种发光二极管的生产方法。
背景技术
分布式布拉格反射镜(DBR)是在垂直腔面发射激光器（VerticalCavitySurfaceEmittingLaser，VCSEL）常使用的一种反射镜，主要是由两种不同折射率的材料交替排列组成的周期结构，每层材料的光学厚度为中心反射波长的1/4。因此是一种四分之一波长多层膜系，相当于简单的一维光子晶体。近年来，DBR结构越来越多的应用于LED芯片上，主要是镀在芯片的背面，以增加背面的反射率，从而提升LED芯片的亮度。
对于LED芯片，近年来有越来越多的亮度提升技术涌现出来，LED照明普及应用的前景越来越清晰。LED芯片结构中，正面两个金属电极的存在影响了光子出射效率，电极下方的光子在向外发射时会被电极吸收，引起芯片亮度下降。
发明内容
本发明的目的提供一种具有电极反射层的LED芯片制作方法，提高LED的出光效率。
本发明提供一种具有电极反射层的LED芯片制作方法，包括以下步骤，S1，在衬底上依次生长N型GaN层、量子阱层和P型GaN层；S2，采用刻蚀工艺使部分N型GaN层裸露；S3，于P型GaN层以及裸露的N型GaN层上分别蒸镀导电层，并预留有电极区域；S4，于预留的电极区域蒸镀电极反射层；S5，在电极反射层和导电层上蒸镀金属电极，电极与导电层接触。
本发明提出了的一种具有电极反射层的LED芯片制作方法，即在电极蒸镀之前制作电极反射层，将电极下方的光子在被金属电极吸收之前反射回去，从而增加光子的出射效率。
在一些实施方式中，电极反射层为DBR反射层。DBR结构是折射率差别比较大的两种薄膜材料的周期性堆叠。具有良好的反射率。
在一些实施方式中，DBR反射层由SiO2、TiO2两种薄膜材料的周期性堆叠而成。SiO2折射率约为1.46，TiO2折射率约为2.5，其周期性堆叠制作的SiO2/TiO2结构特别适合于波长为445～475nm的蓝光。
在一些实施方式中，电极反射层为银反射层或铝反射层，银反射层或铝反射层的厚度为150～250nm。银和铝具有良好的反射，并且相关工艺已经成熟，制作容易，银反射层或铝反射层的厚度为150～250nm，厚度大于波长为445～475nm蓝光的光子的穿透深度，有效保证高的反射率。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种具有电极反射层的LED芯片，从下至上依次包括衬底、N型GaN层、量子阱层和P型GaN层，N型GaN层和P型GaN层上均设有导电层和电极反射层，电极反射层上设有电极，电极与导电层5接触。
在一些实施方式中，电极反射层为DBR反射层。DBR结构是折射率差别比较大的两种薄膜材料的周期性堆叠。具有良好的反射率。
在一些实施方式中，DBR反射层由SiO2、TiO2两种薄膜材料的周期性堆叠而成。SiO2折射率约为1.46，TiO2折射率约为2.5，其周期性堆叠制作的SiO2/TiO2结构特别适合于波长为445～475nm的蓝光。
在一些实施方式中，电极反射层为银反射层或铝反射层，银反射层或铝反射层的厚度为150～250nm。银和铝具有良好的反射，并且相关工艺已经成熟，制作容易。银反射层或铝反射层的厚度为150～250nm，厚度大于波长为445～475nm蓝光的光子的穿透深度，有效保证高的反射率。
附图说明
图1为本发明提供的一种具有电极反射层的LED芯片的一种实施方式下的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种具有电极反射层的LED芯片制作方法，包括以下步骤，
S1，利用MOCVD（金属有机化合物化学气相沉淀设备）于蓝宝石作为衬底1上依次外延生长N型GaN层2、量子阱层3和P型GaN层4。
S2，采用刻蚀工艺，剥离部分量子阱层3和P型GaN层4，使部分N型GaN层2裸露。
S3，于P型GaN层4以及裸露的N型GaN层2上分别蒸镀导电层5，导电层5中部预留有电极区域。
S4，于预留的电极区域蒸镀电极反射层6，本实施例采用离子源辅助电子束蒸发设备于预留的电极区域内蒸镀制作DBR反射层，上述DBR反射层采用SiO2和TiO2两种薄膜性材料周期性堆叠而成，周期数为2对。
S5，在电极反射层6和导电层5上蒸镀金属电极7，金属电极7与导电层5接触。
需要指出的是，本发明中的DBR反射层的电极反射层的周期数不限，可以是1对，也可以是多对。上述实施例以蓝宝石的衬底1作为举例，但本发明对衬底材料不做限制，例如SiC的材料也在本发明的保护范围之内。
此外，本发明的S4的DBR反射层还可以用银反射层或铝反射层代替。相应的工艺可以是（但不限于）：用电子束蒸发的方式，在预留电极区域先蒸镀一层200nm厚的铝反射层或银反射层，可使得反射层的厚度大于光子的穿透深度，其他工艺与已公布相同，此处不再赘述。
此外，S4中电极反射层采用银反射层或铝反射层时，厚度还可以是150nm或250nm。厚度大于波长为445～475nm蓝光的光子的穿透深度，有效保证高的反射率。
本发明提出了一种具有电极反射层的LED芯片制作方法，即在电极蒸镀之前制作电极反射层，将电极下方的光子在被金属电极吸收之前反射回去，从而增加光子的出射效率。
本发明采用的导电层5优选透明导电层，可进一步增大本发明的出光率。
此外，本发明还提供了一种具有电极反射层的LED芯片，包括衬底1以及衬底1上依次生长的N型GaN层2、量子阱层3和P型GaN层4，N型GaN层2部分裸露，P型GaN层4和裸露的部分N型GaN层2上均有导电层5和电极反射层6，电极反射层6上设有电极7，电极7与导电层5接触。
本发明可采用离子源辅助电子束蒸发设备于预留的电极区域内蒸镀制作DBR反射层，DBR反射层采用SiO2和TiO2两种薄膜性材料周期性堆叠而成，周期数可以为2对。
上述实施例以蓝宝石的衬底1作为举例，但本发明对衬底材料不做限制，例如SiC的材料也在本发明的保护范围之内。
此外，本发明的电极反射层也可以是银反射层或铝反射层。相应的工艺可以是（但不限于）：用电子束蒸发的方式，在预留电极区域先蒸镀一层200nm厚的铝反射层或银反射层，可使得反射层的厚度大于光子的穿透深度。
电极反射层采用银反射层或铝反射层时，厚度还可以是150nm或250nm。厚度大于波长为445～475nm蓝光的光子的穿透深度，有效保证高的反射率。
本发明的N型GaN层2部分裸露，以实现后续在N型GaN层2上制作导电层5的电极反射层6。不对形状有所限制。
本发明提供的LED反射电极的优势在于:一、反射层与LED芯片结构可以有机结合在一起，反射层与金属的匹配度高；二、反射层的存在可以大大减少金属电极对光子的吸收；三、由于电极反射层不导电，因此可以起到电流阻挡层的作用；四、反射层技术工艺简单，适于大规模生产。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有电极反射层的LED芯片制作方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1，在衬底(1)上依次生长N型GaN层(2)、量子阱层(3)和P型GaN层(4)；
S2，采用刻蚀工艺使部分N型GaN层(2)裸露；
S3，于所述P型GaN层(4)以及裸露的N型GaN层(2)上分别蒸镀导电层(5)，并预留有电极区域；
S4，于预留的电极区域蒸镀电极反射层(6)；
S5，在所述电极反射层(6)和所述导电层(5)上蒸镀金属电极(7)，所述电极(7)与所述导电层(5)接触。
2.根据权利要求1所述的一种具有电极反射层的LED芯片制作方法，其特征在于，所述电极反射层(6)为DBR反射层。
3.根据权利要求2所述的一种具有电极反射层的LED芯片制作方法，其特征在于，所述DBR反射层由SiO2和TiO2两种薄膜材料周期性堆叠而成。
4.根据权利要求1所述的一种具有电极反射层的LED芯片制作方法，其特征在于，所述电极反射层(6)为银反射层或铝反射层，所述银反射层或铝反射层的厚度为150～250nm。
5.根据权利要求1所述的一种具有电极反射层的LED芯片制作方法，其特征在于，所述导电层(5)设置于所述电极反射层(6)的周向。
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