CN108281526A - 一种具有光导薄膜结构的led芯片及制作方法 - Google Patents

一种具有光导薄膜结构的led芯片及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有光导薄膜结构的LED芯片及制作方法,该制作方法包括:提供衬底;在衬底上形成外延层结构;在外延层结构背离衬底一侧形成GaP层;对GaP层刻蚀,形成未贯穿GaP层的平顶倒锥形凹槽,平顶倒锥形凹槽的开口大小在第一方向上逐渐增大,其中,第一方向垂直于衬底,且由衬底指向外延层结构;在平顶倒锥形凹槽表面依次沉积第一氧化层、第二氧化层和第三氧化层,其中,第一氧化层的折射率<第二氧化层的折射率<第三氧化层的折射率;在平顶倒锥形凹槽平顶处设置电极结构。该制作方法使光线更加集中在法线方向,光线具有较好的同路且解决了GaP层与空气之间的全反射问题,进而使LED芯片发出的光更加集中,发光角度小。

Description

一种具有光导薄膜结构的LED芯片及制作方法
技术领域
本发明涉及LED芯片制造技术领域,更具体地说,尤其涉及一种具有光导薄膜结构的LED芯片及制作方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展,各种各样的LED芯片已广泛应用于人们的日常生活、工作以及工业中,为人们的生活带来了极大的便利。
发光二极管(Light Emitting Diode,LED)具有效率高、能耗低、寿命长、无污染、体积小、色彩丰富等诸多优点,被广泛应用在照明、显示和背光等领域。
但是,目前传统的LED芯片制作一般都是在外延层结构制备完成后再制作正背面电极,该正背面电极会吸收LED芯片发光,导致LED芯片出光量减少,并且LED芯片的发光角度较大。
发明内容
为解决上述问题,本发明提供了一种具有光导薄膜结构的LED芯片及制作方法,使LED芯片的光线更加集中在法线方向,光线具有较好的同路且解决了GaP层与空气之间的全反射问题,进而使LED芯片发出的光更加集中,发光角度小。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种具有光导薄膜结构的LED芯片的制作方法,所述制作方法包括:
提供一衬底;
在所述衬底上形成外延层结构;
在所述外延层结构背离所述衬底一侧的形成GaP层;
对所述GaP层进行刻蚀,形成未贯穿所述GaP层的平顶倒锥形凹槽,所述平顶倒锥形凹槽的开口大小在第一方向上逐渐增大,其中,所述第一方向垂直于所述衬底,且由所述衬底指向所述外延层结构;
在所述平顶倒锥形凹槽的表面依次沉积第一氧化层、第二氧化层以及第三氧化层,其中,第一氧化层的折射率<第二氧化层的折射率<第三氧化层的折射率;
在所述平顶倒锥形凹槽的平顶处设置电极结构。
优选的,在上述制作方法中,所述衬底为GaAs衬底。
优选的,在上述制作方法中,所述外延层结构包括:在所述第一方向上依次设置的布拉格反射镜层、第一型半导体层、MQW多量子阱有源层、第二型半导体层。
优选的,在上述制作方法中,所述第一型半导体层为N型半导体层,所述第二型半导体层为P型半导体层。
优选的,在上述制作方法中,所述在所述平顶倒锥形凹槽的平顶处设置金属电极结构包括:
在所述平顶倒锥形凹槽的平顶处设置电极接触孔;
在所述电极接触孔的上设置金属电极结构,所述电极结构通过所述电极接触孔与所述第二型半导体层欧姆接触。
优选的,在上述制作方法中,所述对所述GaP层进行刻蚀,形成未贯穿所述GaP层的平顶倒锥形凹槽包括:
对所述GaP层进行多次刻蚀,形成平顶倒锥形的台阶凹槽;
对所述台阶凹槽的侧壁进行抛光处理,形成所述平顶倒锥形凹槽。
优选的,在上述制作方法中,所述第一氧化层为Al2O3层,所述第二氧化层为ITO层,所述第三氧化层为TiO2层。
优选的,在上述制作方法中,所述第一氧化层的厚度、所述第二氧化层的厚度以及所述第三氧化层的厚度分别为所述LED芯片波长的1/8。
本发明还提供了一种具有光导薄膜结构的LED芯片,所述LED芯片包括:
衬底;
设置在所述衬底上的外延层结构;
设置在所述外延层结构背离所述衬底一侧的GaP层;
未贯穿所述GaP层的平顶倒锥形凹槽;
依次设置在所述平顶倒锥形凹槽表面的第一氧化层、第二氧化层以及第三氧化层,其中,所述第一氧化层的折射率<第二氧化层的折射率<第三氧化层的折射率;
设置在所述平顶倒锥形凹槽平顶处的电极结构。
优选的,在上述LED芯片中,所述外延层结构包括:在第一方向上依次设置的布拉格反射镜层、第一型半导体层、MQW多量子阱有源层、第二型半导体层,其中,所述第一方向垂直于所述衬底,且由所述衬底指向所述外延层结构。
通过上述描述可知,本发明提供的一种具有光导薄膜结构的LED芯片的制作方法,通过在GaP层形成平顶倒锥形凹槽,且在所述平顶倒锥形凹槽的表面依次沉积第一氧化层、第二氧化层以及第三氧化层,其中,第一氧化层的折射率<第二氧化层的折射率<第三氧化层的折射率,因此光线是由光疏介质传至光密介质,使光线更加集中在法线方向,光线具有较好的同路且解决了GaP层与空气之间的全反射问题,进而使LED芯片发出的光更加集中,发光角度小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种具有光导薄膜结构的LED芯片的制作方法的流程示意图;
图2-图7为本发明实施例图1所示的流程示意图相对应的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1,图1为本发明实施例提供的一种具有光导薄膜结构的LED芯片的制作方法的流程示意图。
所述制作方法包括:
S101:提供一衬底。
具体的,如图2所示,所述衬底11包括但不限定于GaAs衬底。
S102:在所述衬底上形成外延层结构。
具体的,如图2所示,所述外延层结构包括:在第一方向上依次设置的布拉格反射镜层12、第一型半导体层13、MQW多量子阱有源层14、第二型半导体层15,其中,所述第一方向垂直于所述衬底,且由所述衬底指向所述外延层结构。所述外延层结构在本发明实施例中仅仅以举例的形式进行说明,对其外延层结构并不作限定。
可选的,所述第一型半导体层13为N型半导体层,所述第二型半导体层15为P型半导体层。
S103:在所述外延层结构背离所述衬底一侧的形成GaP层。
具体的,如图3所示,所述GaP层16为透明导电层,所述GaP层16与空气之间存在全反射现象。
S104:对所述GaP层进行刻蚀,形成未贯穿所述GaP层的平顶倒锥形凹槽,所述平顶倒锥形凹槽的开口大小在第一方向上逐渐增大,其中,所述第一方向垂直于所述衬底,且由所述衬底指向所述外延层结构。
具体的,如图4所示,对所述GaP层16进行多次刻蚀,形成平顶倒锥形的台阶凹槽17,所述台阶凹槽17可以为不规则形状的台阶凹槽,也可以为规则形状的台阶凹槽,在本发明实施例中并不作限定。
如图5所示,对所述台阶凹槽17的侧壁进行抛光处理,形成所述平顶倒锥形凹槽18。
S105:在所述平顶倒锥形凹槽的表面依次沉积第一氧化层、第二氧化层以及第三氧化层,其中,第一氧化层的折射率<第二氧化层的折射率<第三氧化层的折射率。
具体的,如图6所示,所述第一氧化层19、所述第二氧化层20以及所述第三氧化层21的厚度分别为所述LED芯片波长的1/8,由于所述第一氧化层19的折射率<第二氧化层20的折射率<第三氧化层21的折射率,因此光线是由光疏介质传至光密介质,使光线更加集中在法线方向,光线具有较好的同路且解决了GaP层与空气之间的全反射问题,进而使LED芯片发出的光更加集中,发光角度小。
可选的,所述第一氧化层19包括但不限定于Al2O3层,所述第二氧化层20包括但不限定于ITO层,所述第三氧化层21包括但不限定于TiO2层。
S106:在所述平顶倒锥形凹槽的平顶处设置电极结构。
具体的,如图7所示,在所述平顶倒锥形凹槽18的平顶处设置电极接触孔。
在所述电极接触孔的上设置金属电极结构22,所述电极结构22通过所述电极接触孔与所述第二型半导体层15欧姆接触。
需要说明的是,附图7中并未画出所述电极接触孔。
可选的,所述金属电极结构包括但不限定于铜电极结构。
通过上述描述可知,本发明提供的一种具有光导薄膜结构的LED芯片的制作方法,通过在GaP层形成平顶倒锥形凹槽,且在所述平顶倒锥形凹槽的表面依次沉积第一氧化层、第二氧化层以及第三氧化层,其中,所述第一氧化层的折射率<第二氧化层的折射率<第三氧化层的折射率,因此光线是由光疏介质传至光密介质,使光线更加集中在法线方向,光线具有较好的同路且解决了GaP层与空气之间的全反射问题,进而使LED芯片发出的光更加集中,发光角度小。
基于本发明上述实施例,在本发明另一实施例中还提供了一种具有光导薄膜结构的LED芯片,如图7所示,所述LED芯片包括:衬底11;设置在所述衬底11上的外延层结构;设置在所述外延层结构背离所述衬底11一侧的GaP层16;未贯穿所述GaP层16的平顶倒锥形凹槽18;依次设置在所述平顶倒锥形凹槽18表面的第一氧化层19、第二氧化层20以及第三氧化层21,其中,所述第一氧化层19的折射率<第二氧化层20的折射率<第三氧化层21的折射率;设置在所述平顶倒锥形凹槽18平顶处的电极结构22。
可选的,所述外延层结构包括:在第一方向上依次设置的布拉格反射镜层12、第一型半导体层13、MQW多量子阱有源层14、第二型半导体层15,其中,所述第一方向垂直于所述衬底11,且由所述衬底11指向所述外延层结构。
可选的,所述第一型半导体层13为N型半导体层,所述第二型半导体层15为P型半导体层。
所述LED芯片通过在GaP层设置平顶倒锥形凹槽,且在所述平顶倒锥形凹槽的表面依次设置第一氧化层、第二氧化层以及第三氧化层,其中,所述第一氧化层的折射率<第二氧化层的折射率<第三氧化层的折射率,因此光线是由光疏介质传至光密介质,使光线更加集中在法线方向,光线具有较好的同路且解决了GaP层与空气之间的全反射问题,进而使LED芯片发出的光更加集中,发光角度小。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种具有光导薄膜结构的LED芯片的制作方法,其特征在于,所述制作方法包括:
提供一衬底;
在所述衬底上形成外延层结构;
在所述外延层结构背离所述衬底一侧的形成GaP层;
对所述GaP层进行刻蚀,形成未贯穿所述GaP层的平顶倒锥形凹槽,所述平顶倒锥形凹槽的开口大小在第一方向上逐渐增大,其中,所述第一方向垂直于所述衬底,且由所述衬底指向所述外延层结构;
在所述平顶倒锥形凹槽的表面依次沉积第一氧化层、第二氧化层以及第三氧化层,其中,第一氧化层的折射率<第二氧化层的折射率<第三氧化层的折射率;
在所述平顶倒锥形凹槽的平顶处设置电极结构。
2.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述衬底为GaAs衬底。
3.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述外延层结构包括:在所述第一方向上依次设置的布拉格反射镜层、第一型半导体层、MQW多量子阱有源层、第二型半导体层。
4.根据权利要求3所述的制作方法,其特征在于,所述第一型半导体层为N型半导体层,所述第二型半导体层为P型半导体层。
5.根据权利要求3所述的制作方法,其特征在于,所述在所述平顶倒锥形凹槽的平顶处设置金属电极结构包括:
在所述平顶倒锥形凹槽的平顶处设置电极接触孔;
在所述电极接触孔的上设置金属电极结构,所述电极结构通过所述电极接触孔与所述第二型半导体层欧姆接触。
6.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述对所述GaP层进行刻蚀,形成未贯穿所述GaP层的平顶倒锥形凹槽包括:
对所述GaP层进行多次刻蚀,形成平顶倒锥形的台阶凹槽;
对所述台阶凹槽的侧壁进行抛光处理,形成所述平顶倒锥形凹槽。
7.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述第一氧化层为Al2O3层,所述第二氧化层为ITO层,所述第三氧化层为TiO2层。
8.根据权利要求1所述的制作方法,其特征在于,所述第一氧化层的厚度、所述第二氧化层的厚度以及所述第三氧化层的厚度分别为所述LED芯片波长的1/8。
9.一种具有光导薄膜结构的LED芯片,其特征在于,所述LED芯片包括:
衬底;
设置在所述衬底上的外延层结构;
设置在所述外延层结构背离所述衬底一侧的GaP层;
未贯穿所述GaP层的平顶倒锥形凹槽;
依次设置在所述平顶倒锥形凹槽表面的第一氧化层、第二氧化层以及第三氧化层,其中,所述第一氧化层的折射率<第二氧化层的折射率<第三氧化层的折射率;
设置在所述平顶倒锥形凹槽平顶处的电极结构。
10.根据权利要求9所述的LED芯片,其特征在于,所述外延层结构包括:在第一方向上依次设置的布拉格反射镜层、第一型半导体层、MQW多量子阱有源层、第二型半导体层,其中,所述第一方向垂直于所述衬底,且由所述衬底指向所述外延层结构。
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