CN108133983B - 一种异型低电压高亮度led芯片的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，包括：蓝宝石衬底层、成核层、第一半导体层、发光层、第二半导体层；其中LED芯片的第一半导体层、发光层、第二半导体层按田字平均分成四个区，LED芯片中间蚀刻有第二半导体层的平台，在LED芯片第二半导体层平台上设置有一个第二电极。结构简单，简化了制备工艺，同时降低了电压、提高了亮度。

Description

一种异型低电压高亮度LED芯片的制备方法

技术领域

本发明涉及LED芯片。更具体地说，本发明涉及异型低电压高亮度LED芯片的制备方法。

背景技术

半导体发光二极管简称LED芯片，通过LED芯片内的半导体层内的空穴与电子的复合，然后以光子的形式发出能量，这就是LED芯片发光的简单原理。半个多世纪前人们已经对半导体材料可产生光的基本知识有所了解，1962年通用电气公司的Nick Holonyak Jr开发了第一种实际应用与可见光的发光二极管。它的结构是一块电致发光的半导体材料，通过设置于带有引线的架子上，在四周密封于环氧树脂，LED结构简单，随着技术的不断发展其应用领域也越来越广泛，尤其在全球性能源短缺日益严重的情况下，对LED照明取代传统照明，刚开始由于其成本昂贵，可谓市场前景一偏暗淡，各投资集团都举步不前，深怕陷入这趟泥泞的沼泽地，为此政府做了大量的推进工作，不惜花巨资来鼓励传统照明企业向LED领域转行，不但在资金上做大量扶持，在技术上也引入国外的最新技术供相关企业免费学习，以此希望国内各大企业能在LED这个节能环保的照明领域有所建树。

随着对LED技术的深入研究及政府的大量扶持，截止目前，LED在照明领域已经开始逐步替代了传统的白枳灯、钨丝灯和荧光灯。使各大投资企业纷纷看到了其在照明市场发展空间的曙光，来自资本市场的巨额资金开始缓缓注入LED企业，这样我们的企业可以有足够的资金、培养更优秀的LED人才来深入研究LED技术，一方面更多的研发投入用于如何降低LED的生产成本，以此能在价格上处于市场的优势地位，另一方面大部分投入于如何进一步提高LED的光电性能，使其在性能上独自市场鳌头，或在其他应用领略进行深入研究，以此开辟新型市场。

发明内容

本发明的目的为提供一种异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，包括在4个LED芯片区域制备一个第二电极，一个第二电极对应4个第一电极，与传统的两个电极第一电极第二电极各一个，形成了鲜明的结构对比。

本发明的目的为提供一种异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，在点亮工作的过程中，一方面相对与传统LED芯片降低了工作状态下的使用电压，另一方面提高了亮度。

本发明的另一个目的是提供一种异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，通过其结构的改变，简化了LED芯片的制备工艺，以此增强了工作效率、提高了生产良率。

为了实现根据本发明的目的和其它优点，提供了一种异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，制备步骤包括：

A把蓝宝石衬底放入MOCVD内，在蓝宝石衬底上外延垒晶生长成核层、第一半导体层、发光层、第二半导体层；

B在外延垒晶片上制备蚀刻掩膜，按原4倍LED芯片面积内的中间制备一个第二电极进行电极平台蚀刻；

C洗去掩膜，重新制备蚀刻掩膜，按原LED芯片面积进行蚀刻相邻原LED芯片面积之间，使原相邻LED芯片的第一半导体层、发光层、第二半导体层之间形成沟槽；

D按4个原LED芯片区域为单元对区域内相邻原LED芯片之间的沟槽进行掩膜，继续蚀刻至蓝宝石衬底层；

E洗去掩膜，制备电极及其他元器件，裂片。

本发明所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其中所述洗去掩膜，制备电极，所述的第二电极接触部位制备于第二电极平台上，在4个LED芯片区内的四个角上制备第一电极接触部位，第一电极接触部位与第二电极接触部位在位置上为在一个原LED芯片的对角线上。

本发明所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其中所述的第一电极接触部位在第一半导体层上向第二电极接触部位方向平面内设置有一条电流引流线，在电流引流线上至少包括一对电流引流羽翼，电流引流羽翼向第二电极接触部位方向对称设置于电流引流线两侧。

本发明所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其中所述的设置于向第二电极接触部位方向对称设置于电流引流线两侧电流引流羽翼为一级电流引流羽翼，进一步包括二级电流引流羽翼，对称设置于一级电流引流羽翼的两侧，每对一级电流引流羽翼的每个羽翼均包括至少一对二级电流引流羽翼，所有一级电流引流羽翼及设置于其上的二级电流引流羽翼均对称设置，包括数量及形状及其对应的大小。

本发明所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其中所述按原LED芯片面积进行蚀刻原相邻LED芯片之间，使原相邻LED芯片的第一半导体层、发光层、第二半导体层之间形成沟槽，其中沟槽的形成分步完成，蚀刻至第一半导体层后进行清水冲淋并在热氮流下干燥，继续蚀刻至发光层在进行清水冲淋并在热氮流下干燥，继续蚀刻至第二半导体层清水冲淋，热氮流下干燥。

本发明所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其中所述发光层的蚀刻分3-5次完成，每次蚀刻完在清水下冲淋并在热氮气流下干燥。

本发明所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其中所述第一半导体层、发光层、第二半导体层之间形成沟槽每次蚀刻时间为45S左右。

本发明所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其中所述发光层之间形成沟槽每次蚀刻时间比上一次的蚀刻时间多3-8S。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明的发明人通过对应异型低电压高亮度LED芯片的制备方法的研究，发明了对现有技术传统的LED芯片制备进行了突破性地创造改进，使其在电极数量上进行了变化，变化为4个第一电极1个第二电极，同时在位置上也作了调整，把传统的两个电极第一电极第二电极平面上对角线设置，改为一个第二电极设置于LED芯片中间，4个第一电极设置于四个角上，与同等亮度的芯片比较，不断在结构上进行了改进，并且降低了LED芯片的制备成本、简化了生产工艺、提高了生产良率，为LED领域在异型创造这一部分提供了先例，为LED在其他领域的应用的可能性打下了一个伏笔，并提供了一个突破性的壮举。

本发明的发明人通过对应异型低电压高亮度LED芯片的制备方法的研究，通过对传统LED芯片结构进行改进后：一方面，使同等面积的外延层，在工作状态下降低了LED的工作电压，降低了LED芯片在工作中电能向热能的转变，提高了电能的利用率，降低了LED芯片的工作温度，减缓了LED老化时间，使使用本发明的LED芯片的光电产品的使用寿命得到了极大的提高。另一方面，提高了同等面积外延层的发光亮度。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

说明书附图是为了进一步解释本发明，不是对本发明的发明保护范围的限制。

图1为本发明异型低电压高亮度LED芯片侧面结构示意图。

图2为本发明异型低电压高亮度LED芯片中间剖面结构示意图。

图3为本发明异型低电压高亮度LED芯片俯视结构示意图A。

图4为本发明异型低电压高亮度LED芯片俯视结构示意图B。

具体实施方式

在说明书中描述了本公开的实施例。所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采取各种和替代形式。数字不一定按比例；某些功能可能被夸大或最小化，以显示特定组件的细节。因此，公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员各种应用实施例的代表性基础。

下面结合具体实施方式，对本发明做进一步详细的说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，而非对本发明发明范围的限制。

在本说明书中，所述的“原LED芯片”是现有技术一般LED芯片，本发明的LED芯片的面积是现有技术一般LED芯片的4倍。其中“第一半导体层、发光层、第二半导体层之间形成沟槽”，为现有技术的外延垒晶层上一般LED芯片之间第一半导体层、发光层、第二半导体层之间形成的沟槽。而“蚀刻至蓝宝石衬底层”为对现有技术一般LED芯片的4倍区域周围进行蚀刻。

实施例1

如图1所示，在MOCVD内，在蓝宝石衬底01上外延垒晶生长成核层02、第一半导体层05、发光层04、第二半导体层03，在外延垒晶片上制备蚀刻掩膜，按原4倍LED芯片面积内的中间制备一个第二电极07进行电极平台09蚀刻，洗去掩膜，重新制备蚀刻掩膜，按原LED芯片面积进行蚀刻相邻原LED芯片面积之间，使原相邻LED芯片的第一半导体层、发光层、第二半导体层之间形成沟槽00；其中沟槽00的形成分步完成每次蚀刻时间为45S左右，蚀刻至第一半导体层后进行清水冲淋并在热氮流下干燥，继续蚀刻至发光层在进行清水冲淋并在热氮流下干燥，继续蚀刻至第二半导体层清水冲淋，热氮流下干燥。发光层的蚀刻分3-5次完成，每次蚀刻完在清水下冲淋并在热氮气流下干燥，发光层之间形成沟槽每次蚀刻时间比上一次的蚀刻时间多3-8S。按4个原LED芯片区域为单元对区域内相邻原LED芯片之间的沟槽进行掩膜，继续蚀刻至蓝宝石衬底层01，洗去掩膜，制备电极及其他元器件，裂片。

实施例2

如图2、3所示，在MOCVD内，在蓝宝石衬底01上外延垒晶生长成核层02、第一半导体层05、发光层04、第二半导体层03，在外延垒晶片上制备蚀刻掩膜，按原4倍LED芯片面积内的中间制备一个第二电极07进行电极平台09蚀刻，洗去掩膜，重新制备蚀刻掩膜，按原LED芯片面积进行蚀刻相邻原LED芯片面积之间，使原相邻LED芯片的第一半导体层、发光层、第二半导体层之间形成沟槽00；按4个原LED芯片区域为单元对区域内相邻原LED芯片之间的沟槽进行掩膜，继续蚀刻至蓝宝石衬底层01，洗去掩膜，制备电极如图4所示：第二电极接触部07位制备于第二电极平台09上，在4个LED芯片区内的四个角上制备第一电极接触部位06，第一电极接触部位06与第二电极接触部位07在位置上为在一个原LED芯片的对角线上，第一电极接触部位在第一半导体层05上向第二电极接触部位07方向平面内设置有一条电流引流线61，在电流引流线61上至少包括一对电流引流羽翼62，电流引流羽翼62向第二电极接触部位07方向对称设置于电流引流线61两侧。向第二电极接触部位方向对称设置于电流引流线两侧电流引流羽翼为一级电流引流羽翼62，进一步包括二级电流引流羽翼63，对称设置于一级电流引流羽翼62的两侧，每对一级电流引流羽翼62的每个羽翼均包括至少一对二级电流引流羽翼63，所有一级电流引流羽翼62及设置于其上的二级电流引流羽翼63均对称设置，包括数量及形状及其对应的大小。

显而易见的是，本领域的技术人员可以从根据本发明的实施方式的各种结构中获得根据不麻烦的各个实施方式尚未直接提到的各种效果。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其特征在于，制备步骤包括：

A把蓝宝石衬底放入MOCVD内，在蓝宝石衬底上外延垒晶生长成核层、第一半导体层、发光层、第二半导体层；

B在外延垒晶片上制备蚀刻掩膜，按4倍于原LED芯片面积内的中间制备一个第二电极进行电极平台蚀刻；

C洗去掩膜，重新制备蚀刻掩膜，按原LED芯片面积进行蚀刻相邻原LED芯片面积之间，使原相邻LED芯片的第一半导体层、发光层、第二半导体层之间形成沟槽；

D按4个原LED芯片区域为单元对区域内相邻原LED芯片之间的沟槽进行掩膜，继续蚀刻至蓝宝石衬底层；

E洗去掩膜，制备电极及其他元器件，裂片。

2.根据权利要求1所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其特征在于，其中所述洗去掩膜，制备电极，所述的第二电极接触部位制备于第二电极平台上，在4个LED芯片区内的四个角上制备第一电极接触部位，第一电极接触部位与第二电极接触部位在位置上为在一个原LED芯片的对角线上。

3.根据权利要求2所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其特征在于，其中所述的第一电极接触部位在第一半导体层上向第二电极接触部位方向平面内设置有一条电流引流线，在电流引流线上至少包括一对电流引流羽翼，电流引流羽翼向第二电极接触部位方向对称设置于电流引流线两侧。

4.根据权利要求3所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其特征在于，其中所述的设置于向第二电极接触部位方向对称设置于电流引流线两侧电流引流羽翼为一级电流引流羽翼，进一步包括二级电流引流羽翼，对称设置于一级电流引流羽翼的两侧，每对一级电流引流羽翼的每个羽翼均包括至少一对二级电流引流羽翼，所有一级电流引流羽翼及设置于其上的二级电流引流羽翼均对称设置，包括数量及形状及其对应的大小。

5.根据权利要求1所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其特征在于，其中所述按原LED芯片面积进行蚀刻相邻原LED芯片之间，使相邻原LED芯片的第一半导体层、发光层、第二半导体层之间形成沟槽，其中沟槽的形成分步完成，蚀刻至第一半导体层后进行清水冲淋并在热氮流下干燥，继续蚀刻至发光层在进行清水冲淋并在热氮流下干燥，继续蚀刻至第二半导体层清水冲淋，热氮流下干燥。

6.根据权利要求5所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其特征在于，其中所述发光层的蚀刻分3-5次完成，每次蚀刻完在清水下冲淋并在热氮气流下干燥。

7.根据权利要求6所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其特征在于，其中所述第一半导体层、发光层、第二半导体层之间形成沟槽每次蚀刻时间为45S左右。

8.根据权利要求7所述的异型低电压高亮度LED芯片的制备方法，其特征在于，其中所述发光层之间形成沟槽每次蚀刻时间比上一次的蚀刻时间多3-8S。