CN114068785A - 增加侧向出光的发光二极管芯片及其制备方法 - Google Patents
增加侧向出光的发光二极管芯片及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114068785A CN114068785A CN202111164551.8A CN202111164551A CN114068785A CN 114068785 A CN114068785 A CN 114068785A CN 202111164551 A CN202111164551 A CN 202111164551A CN 114068785 A CN114068785 A CN 114068785A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bragg reflector
- type gan
- layer
- gan layer
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910009815 Ti3O5 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 116
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 11
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 10
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
- H01L33/46—Reflective coating, e.g. dielectric Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本公开提供了增加侧向出光的发光二极管芯片及其制备方法，属于发光二极管制作领域。位于p型GaN层一侧的第一布拉格反射镜与位于衬底的第二表面的第二布拉格反射镜，增加侧面出光率。使第一布拉格反射镜的反射层材料与第二布拉格反射镜的反射层材料相同，且第二布拉格反射镜的反射波带宽大于或等于第一布拉格反射镜的反射波长带宽，一方面可以便于芯片的制备，另一方面第二布拉格反射镜配合第一布拉格反射镜，可以将更长带宽内的光线以及更大反射角度反射内的光线从芯片的p型GaN层一侧以及芯片的侧面进行出光，提高发光二极管的侧面出光率以使得芯片可以应用至需求光角较大的场景。
Description
技术领域
本公开涉及发光二极管制作领域，特别涉及一种增加侧向出光的发光二极管芯片及其制备方法。
背景技术
发光二极管是一种重要的光源器件，广泛应用于室外照明及汽车尾灯等方面，发光二极管芯片则是用于制备发光二极管的基础结构。发光二极管芯片通常包括n电极、p电极与外延片，外延片包括衬底及依次层叠在衬底上的布拉格反射镜、n型GaN层、GaN/InGaN多量子阱层、p型GaN层，n电极与p电极分别连通至n型GaN层与p型GaN层上。
发光二极管芯片制备得到的正装的发光二极管通常从p型GaN层一侧出光，布拉格反射镜可以反射光线促使更多的光线从p型GaN层一侧出光。这种发光二极管的出光较为集中，发光角度较小，难以应用至需求视角较大的场景。
发明内容
本公开实施例提供了增加侧向出光的发光二极管芯片及其制备方法，能够提高发光二极管侧向出光，增大发光二极管的出光角度的范围。所述技术方案如下：
本公开实施例提供了一种增加侧向出光的发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括外延片、p电极与n电极，
所述外延片包括衬底、n型GaN层、GaN/InGaN多量子阱层、p型GaN层、第一布拉格反射镜与第二布拉格反射镜，所述衬底具有相互平行且相反的第一表面与第二表面，所述n型GaN层与所述GaN/InGaN多量子阱层依次层叠在所述第一表面上，所述p型GaN层具有延伸至所述n型GaN层的表面的凹槽，
所述第一布拉格反射镜覆盖在所述p型GaN层及所述n型GaN层被所述凹槽所暴露的表面，所述第一布拉格反射镜包括交替层叠的第一反射层与第二反射层，所述第二布拉格反射镜层叠在所述第二表面上，所述第一布拉格反射镜的反射层材料与所述第一布拉格反射镜的反射层材料相同，所述第二布拉格反射镜的反射波长带宽大于或等于所述第一布拉格反射镜的反射波长带宽，所述p电极连通所述p型GaN层，所述n电极连通所述n型GaN层。
可选地，所述第一布拉格反射镜的厚度为0.5um～2um，所述第二布拉格反射镜的厚度为1～6um。
可选地，所述第一布拉格反射镜的层叠周期数为5～20，所述第二布拉格反射镜的层叠周期数为20～60。
可选地，所述第一反射层的材料为TiO、TiO2、Ti3O5中的一种，所述第二反射层的材料为SiO2、SiNx中的一种。
可选地，所述第一布拉格反射镜的反射波长带宽为380～470nm，所述第二布拉格反射镜的反射波长带宽为440nm～600nm。
可选地，所述n电极包括依次层叠的Cr、Al、Ti、Ni、Pt与Au，所述p电极包括依次层叠的Cr、Al、Ti、Ni、Pt与Au。
本公开实施例提供了一种增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法，所述增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法包括：
提供一衬底，所述衬底具有相互平行且相反的第一表面与第二表面；
在所述第一表面上依次生长n型GaN层、GaN/InGaN多量子阱层与p型GaN层；
形成由所述p型GaN层延伸至所述n型GaN层的凹槽；
在所述p型GaN层与所述n型GaN层上分别形成p电极与n电极；
在所述p型GaN层与所述n型GaN层上形成第一布拉格反射镜，所述第一布拉格反射镜包括交替层叠的第一反射层与第二反射层，所述第一布拉格反射镜具有分别暴露所述p电极与所述n电极的第一通孔与第二通孔；
在所述第二表面形成第二布拉格反射镜，所述第一布拉格反射镜的反射层材料与所述第一布拉格反射镜的反射层材料相同，所述第二布拉格反射镜的反射波长带宽大于或等于所述第一布拉格反射镜的反射波长带宽。
可选地，所述第一布拉格反射镜与所述第二布拉格反射镜均采用蒸镀或溅射的方式沉积生长。
可选地，所述第一布拉格反射镜的生长温度与所述第二布拉格反射镜的生长温度相同，所述第一布拉格反射镜的生长温度为50～200℃。
可选地，所述增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法还包括：
形成第一布拉格反射镜之后，在所述第二表面形成第二布拉格反射镜之前，打薄所述衬底。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：
增加第一布拉格反射镜与第二布拉格反射镜，位于p型GaN层一侧的第一布拉格反射镜与位于衬底的第二表面的第二布拉格反射镜，可以使得芯片的光线主要从p型GaN层一侧以及芯片的侧面进行出光，增加侧面出光率，加大出光角度。使第一布拉格反射镜的反射层材料与第一布拉格反射镜的反射层材料相同，且第二布拉格反射镜的反射波长带宽大于或等于第一布拉格反射镜的反射波长带宽，一方面可以便于芯片的制备，另一方面第二布拉格反射镜配合第一布拉格反射镜，可以将更大波长范围内的光线以及更大反射角度反射内的光线从芯片的p型GaN层一侧以及芯片的侧面进行出光，增大发光二极管的出光角度的范围以使得芯片可以应用至需求视角较大的场景。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种增加侧向出光的发光二极管芯片的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的第一布拉格反射镜的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的另一种增加侧向出光的发光二极管芯片的结构示意图；
图4是本公开实施例提供的一种增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法流程图；
图5是本公开实施例提供的另一种增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法流程图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种发光二极管芯片的结构示意图，参考图1可知，本公开实施例提供了一种增加侧向出光的发光二极管芯片，发光二极管芯片包括外延片1、p电极2与n电极3。
外延片1包括衬底11、n型GaN层12、GaN/InGaN多量子阱层13、p型GaN层14、第一布拉格反射镜15与第二布拉格反射镜16，衬底11具有相互平行且相反的第一表面与第二表面，n型GaN层12、GaN/InGaN多量子阱层13与p型GaN层14依次层叠在第一表面上，p型GaN层14具有延伸至n型GaN层12的表面的凹槽S。
第一布拉格反射镜15覆盖在p型GaN层14及n型GaN层12被凹槽S所暴露的表面，第一布拉格反射镜15包括交替层叠的第一反射层151与第二反射层152，第二布拉格反射镜16层叠在第二表面上，第一布拉格反射镜15的反射层材料与第一布拉格反射镜15的反射层材料相同，第二布拉格反射镜16的反射波长带宽大于或等于第一布拉格反射镜15的反射波长带宽，p电极2连通p型GaN层14，n电极3连通n型GaN层12。
增加第一布拉格反射镜15与第二布拉格反射镜16，位于p型GaN层14一侧的第一布拉格反射镜15与位于衬底11的第二表面的第二布拉格反射镜16，可以使得芯片的光线主要从p型GaN层14一侧以及芯片的侧面进行出光，增加侧面出光，增大出光角度。使第一布拉格反射镜15的反射层材料与第一布拉格反射镜15的反射层材料相同，且第二布拉格反射镜16的反射波长带宽大于或等于第一布拉格反射镜15的反射波长带宽，一方面可以便于芯片的制备，另一方面第二布拉格反射镜16配合第一布拉格反射镜15，可以将更大波长范围内的光线以及更大反射角度反射内的光线从芯片的p型GaN层14一侧以及芯片的侧面进行出光，提高发光二极管的出光角度以使得芯片可以应用至需求视角较大的场景。
需要说明的是第一布拉格反射镜15与第二布拉格反射镜16，均为包括高折射率反射层与低折射率反射层交替层叠构成的反射镜结构。第一布拉格反射镜15的反射层材料与第二布拉格反射镜16的反射层材料相同，是指第一布拉格反射镜15中第一反射层151的材料与第二布拉格反射镜16中一种反射层的材料相同，第一布拉格反射镜15中第二反射层152的材料与第二布拉格反射镜16中另一种反射层的材料相同。下文中以此段为基础进行描述。
需要说明的是，第一布拉格反射镜15具有分别连通至p电极2与n电极3的第一通孔与第二通孔，图1中将第一通孔与第二通孔分别标识为15a、15b。
为便于理解，此处可提供图2，图2是本公开实施例提供的第一布拉格反射镜的结构示意图，参考图2可知，第一布拉格反射镜15包括交替层叠的第一反射层151与第二反射层152。
可选地，第一布拉格反射镜15的厚度为0.5um～2um，第二布拉格反射镜16的厚度为1～6um。
第一布拉格反射镜15与第二布拉格反射镜16的厚度分别在以上范围内，可以保证有效增强出光的同时，减小第一布拉格反射镜15与第二布拉格反射镜16对光线的吸收，增强出光的效果更好。
可选地，第一布拉格反射镜15的层叠周期数为5～20，第二布拉格反射镜16的层叠周期数为20～60。
第一布拉格反射镜15的层叠周期数在以上范围内，可以有效控制反射并增强侧面出光，部分从p型GaN层14出射的光线也会被反射至侧面，可以提高侧面出光效果的同时，起到柔和光线的作用。
示例性地，第一布拉格反射镜15中第一反射层151的材料为TiO、TiO2、Ti3O5中的一种，第一布拉格反射镜15中第二反射层152的材料为SiO2、SiNx中的一种。
第一布拉格反射镜15中第一反射层151与第二反射层152的材料分别选用以上材料，一方面便于制备，另一方面第一反射层151与第二反射层152配合可以反射本公开中氮化镓基所出射的大部分光线，有效提高最终得到的芯片的出光率。
可选地，第二布拉格反射镜16中的高折射率反射层可材料为TiO、TiO2、Ti3O5中的一种，低折射率反射层可为SiO2、SiNx中的一种。也可以保证整体的出光率并增加侧向出光强度。
示例性地，第一布拉格反射镜15的反射波长带宽为380～470nm，第二布拉格反射镜16的反射波长带宽为440nm～600nm。
第一布拉格反射镜15的反射波长带宽以及第二布拉格反射镜16的反射波长带宽分别在以上范围内，可以有效反射氮化镓材料的芯片中大部分波长范围的光线，有效提高侧向出光效率。
可选地，第一布拉格反射镜15的层叠周期数与第二布拉格反射镜16的层叠周期数分别为5～20、20～60之间，且第一布拉格反射镜15的反射波长带宽以及第二布拉格反射镜16的反射波长带宽分别在以上范围内的前提下，第一布拉格反射镜15针对入射角度＜45°的光线的反射率≥50％(透射率≤50％)，针对入射角≥45°的光线的反射率≤50％(透射率≥50％)，第二布拉格反射镜16针对入射角度为0°～90°的光线的反射率≥90％，可以有效反射大部分光线到芯片的侧向与p型GaN层14的一侧进行出光，通过将第一布拉格反射镜15的层数及厚度控制在以上范围，可以实现小角度光线，反射率较大；大角度光线，反射率较小(透射率较高)，使得反射率+透射率接近100％，提高芯片的外量子效率。
需要说明的是，第一布拉格反射镜15主要起到出光角度控制的作用，从p型GaN层14出射的光线相对于第一布拉格反射镜15入射角度较小时，在第一布拉格反射镜15有较大的反射率，于是在第一布拉格反射镜15与第二布拉格反射镜16之间形成震荡，迫使光线从侧面出射。从p型GaN层14出射的光线相对于第一布拉格反射镜15的入射角度较大时，在第一布拉格反射镜15有较小的反射率(有较大的透射)，直接以大角度出射出去。第二布拉格反射镜16主要起到反射率控制的作用，从p型GaN层14出射的光线(波段范围440-600)相对于第二布拉格反射镜16在大小角入射情况下，均有较高的反射率，这样保证芯片的整体反射率不会降低，大部分光从正面与侧面出射(芯片衬底侧的出射光几乎没有。
示例性地，n电极3包括依次层叠的Cr、Al、Ti、Ni、Pt与Au，p电极2包括依次层叠的Cr、Al、Ti、Ni、Pt与Au。
n电极3的材料与p电极2的材料分别为以上材料，n电极3与p电极2本身就具有较高的光线反射率，可以减小电极对光线的吸收，并使得更多的光线可以从芯片的侧向出光，提高芯片出射光的角度。需要说明的是，电极本身是不透光的，因此电极采用高反射率材料，配合第一布拉格反射镜15与第二布拉格反射镜16，可以使更多的光线有效出射。
图3是本公开实施例提供的另一种增加侧向出光的发光二极管芯片的结构示意图，参考图3可知，在本公开提供的另一种实现方式中，发光二极管芯片包括外延片1、p电极2与n电极3。
外延片1包括衬底11、缓冲层17、非掺杂GaN层18、n型GaN层12、GaN/InGaN多量子阱层13、AlGaN电子阻挡层19、p型GaN层14、第一布拉格反射镜15与第二布拉格反射镜16，衬底11具有相互平行且相反的第一表面与第二表面，缓冲层17、非掺杂GaN层18、n型GaN层12、GaN/InGaN多量子阱层13、AlGaN电子阻挡层19与p型GaN层14依次层叠在第一表面上，p型GaN层14具有延伸至n型GaN层12的表面的凹槽S。
第一布拉格反射镜15覆盖在p型GaN层14及n型GaN层12被凹槽S所暴露的表面，第一布拉格反射镜15包括交替层叠的第一反射层151与第二反射层152，第二布拉格反射镜16层叠在第二表面上，第一布拉格反射镜15的反射层材料与第一布拉格反射镜15的反射层材料相同，第二布拉格反射镜16的反射波长带宽大于或等于第一布拉格反射镜15的反射波长带宽，p电极2连通p型GaN层14，n电极3连通n型GaN层12。
需要说明的是，图3中所示的第一布拉格反射镜15、第二布拉格反射镜16与图1中所示的第一布拉格反射镜15、第二布拉格反射镜16的结构分别相同，此处不再赘述。
可选地，衬底11可为蓝宝石衬底11。易于制作与获取。
示例性地，缓冲层17可为AlN缓冲层17。能够保证在低温缓冲层17上生长的外延薄膜的晶体质量。
可选地，缓冲层17的厚度可为10～30nm。能够减小n型GaN层12与衬底11之间的晶格失配，保证外延层的生长质量。
示例性地，非掺杂GaN层18的厚度可为1～3.5μm。此时得到的发光二极管外延片1的质量较好。
在本公开提供的一种实现方式中，非掺杂GaN层18的厚度还可为1μm。本公开对此不做限制。
可选地，n型GaN层12可为n型GaN层12，n型GaN层12的掺杂元素可为Si，且Si元素的掺杂浓度可为1×1018～1×1019cm-3。n型GaN层12整体的质量较好。
示例性地，n型GaN层12的厚度可为2～3μm。得到的n型GaN层12整体的质量较好。
在本公开提供的一种实现方式中，n型GaN层12的厚度可为2μm。本公开对此不做限制。
示例性地，多量子阱层13包括多个交替层叠的InGaN阱层及GaN垒层，InGaN阱层的厚度可为2～3nm，GaN垒层的厚度可为9～20nm。
InGaN阱层的层数与GaN垒层的层数均可为5～11。得到的多量子阱层13的结构较好。
可选地，AlGaN电子阻挡层19中Al组分可为0.15～0.25。阻挡电子的效果较好。
可选地，p型GaN层14可掺Mg，p型GaN层14的厚度可与图1中所示结构相同，此处不再赘述。
示例性地，p型接触层的厚度可为15nm。
需要说明的是，图3中所示的外延片1结构相对图1中所示的外延片1结构，在缓冲层17与n型GaN层12之间增加了缓解晶格失配的缓冲层17与非掺杂GaN层18，并增加了电子阻挡层19。得到的外延片1的质量及发光效率会更好。
图4是本公开实施例提供的一种增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法流程图，如图4所示，该发光二极管芯片制备方法包括：
S101：提供一衬底，衬底具有相互平行且相反的第一表面与第二表面。
S102：在第一表面上依次生长n型GaN层、GaN/InGaN多量子阱层与p型GaN层。
S103：形成由p型GaN层延伸至n型GaN层的凹槽。
S104：在p型GaN层与n型GaN层上分别形成p电极与n电极。
S105：在p型GaN层与n型GaN层上形成第一布拉格反射镜，第一布拉格反射镜包括交替层叠的第一反射层与第二反射层，第一布拉格反射镜具有分别暴露p电极与n电极的第一通孔与第二通孔。
S106：在第二表面形成第二布拉格反射镜，第一布拉格反射镜的反射层材料与第一布拉格反射镜的反射层材料相同，第二布拉格反射镜的反射波长带宽大于或等于第一布拉格反射镜的反射波长带宽。
图4中所示的增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法流程图对应的技术效果可参考图1中所示的增加侧向出光的发光二极管芯片的结构所对应的技术效果，因此此处不再赘述。执行完步骤S106之后的芯片结构可参考图1。
示例性地，步骤S105中，第一布拉格反射镜在生长完成之后，可通过光刻工艺在第一布拉格反射镜上形成第一通孔与第二通孔。便于通孔制备。
需要说明的是，第一布拉格反射镜制备完成之后，在第二表面上生长第二布拉格反射镜，可以翻衬底并以第一布拉格反射镜为支撑，在衬底的第二表面上生长第二布拉格反射镜。
可选地，步骤S105与步骤S106中，第一布拉格反射镜与第二布拉格反射镜均采用蒸镀或溅射的方式沉积生长。可以提高得到的第一布拉格反射镜与第二布拉格反射镜的质量，以保证芯片的侧向出光。
示例性地，第一布拉格反射镜的生长温度与第二布拉格反射镜的生长温度相同，第一布拉格反射镜的生长温度为50～200℃。
第一布拉格反射镜的生长温度与第二布拉格反射镜的生长温度相同，可以便于第一布拉格反射镜与第二布拉格反射镜的制备与生长，一定程度上降低整体成本。将第一布拉格反射镜与第二布拉格反射镜的生长温度设置为50～200℃，则可以有效控制成本的同时，进一步提高最终得到的芯片的质量，以提高芯片的出光效率。
可选地，第一布拉格反射镜的生长压力与第二布拉格反射镜的生长压力相同，第一布拉格反射镜的生长压力为1.00E-04pa～2.00E-02pa。
第一布拉格反射镜的生长压力与第二布拉格反射镜的生长压力相同，可以便于第一布拉格反射镜与第二布拉格反射镜的制备与生长，一定程度上降低整体成本。将第一布拉格反射镜与第二布拉格反射镜的生长压力设置为50～200℃，则可以有效控制成本的同时，进一步提高最终得到的芯片的质量，以提高芯片的出光效率。
图5是本公开实施例提供的另一种增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法流程图，参考图5可知，增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法可包括：
S201：提供一衬底，衬底具有相互平行且相反的第一表面与第二表面。
其中，衬底可为蓝宝石衬底。易于实现与制作。
可选地，步骤S201还可包括：在氢气气氛下，处理衬底用于生长外延层的表面5～6min。
示例性地，处理衬底用于生长外延层的表面时，反应腔的温度可为1000～1100℃，反应腔的压力可为200～500torr。
S202：在第一表面上依次生长衬底、缓冲层、非掺杂GaN层、n型GaN层、GaN/InGaN多量子阱层、AlGaN电子阻挡层与p型GaN层。
可选地，步骤S202中各层的生长条件可参考下文：
缓冲层可为AlN缓冲层。AlN层可通过磁控溅射得到。
示例性地，AlN层的沉积温度可为400～800℃，溅射功率可为3000～5000W，压力可为2～20mtorr。得到的AlN层的质量较好。
可选地，非掺杂GaN层的厚度可为0.5～3um。
示例性地，非掺杂GaN层的生长温度可为1000～1100℃，生长压力控制在100～300torr。得到的非掺杂GaN层的质量较好。
可选地，n型GaN层可为n型GaN层，n型GaN层的生长温度可为1000～1100℃，n型GaN层的生长压力可为100～300Torr。
可选地，n型GaN层的厚度可为0.5～3um。
多量子阱层包括交替层叠的InGaN阱层与GaN垒层，InGaN阱层的厚度可为2～3nm，GaN垒层的厚度可为9～20nm。
可选地，多量子阱层中，InGaN阱层的生长温度与InGaN阱层的生长温度均可为700～830℃，GaN垒层的生长温度、GaN垒层的生长温度及第三GaN垒层的生长温度均可为800～960℃。在此条件下生长得到的多量子阱层的质量较好，能够保证发光二极管的发光效率。
可选地，AlGaN电子阻挡层的生长温度可为800～1000℃，AlGaN电子阻挡层的生长压力可为100～300Torr。在此条件下生长得到的AlGaN电子阻挡层的质量较好，有利于提高发光二极管的发光效率。
可选地，p型GaN层的生长压力可为200～600Torr，p型GaN层的生长温度可为800～1000℃。
S203：形成由p型GaN层延伸至n型GaN层的凹槽。
需要说明的是，凹槽可通过光刻工艺制备得到。
S204：在p型GaN层与n型GaN层上分别形成p电极与n电极。
S205：在p型GaN层与n型GaN层上形成第一布拉格反射镜，第一布拉格反射镜包括交替层叠的第一反射层与第二反射层，第一布拉格反射镜具有分别暴露p电极与n电极的第一通孔与第二通孔。
S206：形成第一布拉格反射镜之后，在第二表面形成第二布拉格反射镜之前，打薄衬底。
对衬底进行打薄，可以减小衬底对光线的吸收，提高芯片的出光率。
示例性地，步骤S206，可包括：将衬底研磨至50um～250um，抛光衬底的第二表面。可以保证在衬底上生长的第二布拉格反射镜的质量。
S207：在第二表面形成第二布拉格反射镜，第一布拉格反射镜的反射层材料与第一布拉格反射镜的反射层材料相同，第二布拉格反射镜的反射光线波长大于或等于第一布拉格反射镜的反射光线波长。
需要说明的是，图5中所示的发光二极管外延片的制备方法，相对图4中所示的发光二极管的制备方法，提供了一种更为详细的发光二极管外延片的生长方式。
执行完步骤S207后的发光二极管外延片的结构可参见图3。
需要说明的是，在本公开实施例中，采用VeecoK 465i or C4 or RB MOCVD(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)设备实现发光二极管的生长方法。采用高纯H2(氢气)或高纯N2(氮气)或高纯H2和高纯N2的混合气体作为载气，高纯NH3作为N源，三甲基镓(TMGa)及三乙基镓(TEGa)作为镓源，三甲基铟(TMIn)作为铟源，硅烷(SiH4)作为N型掺杂剂，三甲基铝(TMAl)作为铝源，二茂镁(CP2Mg)作为P型掺杂剂。
以上所述，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种增加侧向出光的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光二极管芯片包括外延片、p电极与n电极，
所述外延片包括衬底、n型GaN层、GaN/InGaN多量子阱层、p型GaN层、第一布拉格反射镜与第二布拉格反射镜，所述衬底具有相互平行且相反的第一表面与第二表面，所述n型GaN层与所述GaN/InGaN多量子阱层依次层叠在所述第一表面上，所述p型GaN层具有延伸至所述n型GaN层的表面的凹槽，
所述第一布拉格反射镜覆盖在所述p型GaN层及所述n型GaN层被所述凹槽所暴露的表面，所述第一布拉格反射镜包括交替层叠的第一反射层与第二反射层，所述第二布拉格反射镜层叠在所述第二表面上，所述第一布拉格反射镜的反射层材料与所述第一布拉格反射镜的反射层材料相同，所述第二布拉格反射镜的反射波长带宽大于或等于所述第一布拉格反射镜的反射波长带宽，所述p电极连通所述p型GaN层，所述n电极连通所述n型GaN层。
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一布拉格反射镜的厚度为0.5um～2um，所述第二布拉格反射镜的厚度为1～6um。
3.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一布拉格反射镜的层叠周期数为5～20，所述第二布拉格反射镜的层叠周期数为20～60。
4.根据权利要求1～3任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一反射层的材料为TiO、TiO2、Ti3O5中的一种，所述第二反射层的材料为SiO2、SiNx中的一种。
5.根据权利要求1～3任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一布拉格反射镜的反射波长带宽为380～470nm，所述第二布拉格反射镜的反射波长带宽为440nm～600nm。
6.根据权利要求1～3任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述n电极包括依次层叠的Cr、Al、Ti、Ni、Pt与Au，所述p电极包括依次层叠的Cr、Al、Ti、Ni、Pt与Au。
7.一种增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法，其特征在于，所述增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法包括：
提供一衬底，所述衬底具有相互平行且相反的第一表面与第二表面；
在所述第一表面上依次生长n型GaN层、GaN/InGaN多量子阱层与p型GaN层；
形成由所述p型GaN层延伸至所述n型GaN层的凹槽；
在所述p型GaN层与所述n型GaN层上分别形成p电极与n电极；
在所述p型GaN层与所述n型GaN层上形成第一布拉格反射镜，所述第一布拉格反射镜包括交替层叠的第一反射层与第二反射层，所述第一布拉格反射镜具有分别暴露所述p电极与所述n电极的第一通孔与第二通孔；
在所述第二表面形成第二布拉格反射镜，所述第一布拉格反射镜的反射层材料与所述第一布拉格反射镜的反射层材料相同，所述第二布拉格反射镜的反射波长带宽大于或等于所述第一布拉格反射镜的反射波长带宽。
8.根据权利要求7所述的增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法，其特征在于，所述第一布拉格反射镜与所述第二布拉格反射镜均采用蒸镀或溅射的方式沉积生长。
9.根据权利要求8所述的增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法，其特征在于，所述第一布拉格反射镜的生长温度与所述第二布拉格反射镜的生长温度相同，所述第一布拉格反射镜的生长温度为50～200℃。
10.根据权利要求7～9任一项所述的增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法，其特征在于，所述增加侧向出光的发光二极管芯片制备方法还包括：
形成第一布拉格反射镜之后，在所述第二表面形成第二布拉格反射镜之前，打薄所述衬底。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111164551.8A CN114068785A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 增加侧向出光的发光二极管芯片及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111164551.8A CN114068785A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 增加侧向出光的发光二极管芯片及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114068785A true CN114068785A (zh) | 2022-02-18 |
Family
ID=80234107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111164551.8A Pending CN114068785A (zh) | 2021-09-30 | 2021-09-30 | 增加侧向出光的发光二极管芯片及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114068785A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0818097A (ja) * | 1994-06-28 | 1996-01-19 | Sharp Corp | 発光ダイオード |
| US20090278144A1 (en) * | 2005-11-29 | 2009-11-12 | Masayuki Sonobe | Nitride Semiconductor Light Emitting Device |
| CN103003966A (zh) * | 2010-05-18 | 2013-03-27 | 首尔半导体株式会社 | 具有波长变换层的发光二级管芯片及其制造方法，以及包括其的封装件及其制造方法 |
| CN103270611A (zh) * | 2010-12-24 | 2013-08-28 | 首尔Opto仪器股份有限公司 | 发光二极管及其制造方法 |
| CN103715319A (zh) * | 2012-09-28 | 2014-04-09 | 上海蓝光科技有限公司 | 一种发光二极管及其制作方法 |
| CN109149361A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-04 | 南京工程学院 | 一种基于电介质布拉格反射镜的垂直腔面发射硅衬底GaN激光器及其制备方法 |
| CN110556463A (zh) * | 2018-05-30 | 2019-12-10 | 首尔伟傲世有限公司 | 具有分布布拉格反射器的发光二极管芯片 |
| CN111146321A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-05-12 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种具有dbr绝缘保护的出光均匀led芯片及其制作方法 |
-
2021
- 2021-09-30 CN CN202111164551.8A patent/CN114068785A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0818097A (ja) * | 1994-06-28 | 1996-01-19 | Sharp Corp | 発光ダイオード |
| US20090278144A1 (en) * | 2005-11-29 | 2009-11-12 | Masayuki Sonobe | Nitride Semiconductor Light Emitting Device |
| CN103003966A (zh) * | 2010-05-18 | 2013-03-27 | 首尔半导体株式会社 | 具有波长变换层的发光二级管芯片及其制造方法，以及包括其的封装件及其制造方法 |
| CN103270611A (zh) * | 2010-12-24 | 2013-08-28 | 首尔Opto仪器股份有限公司 | 发光二极管及其制造方法 |
| CN103715319A (zh) * | 2012-09-28 | 2014-04-09 | 上海蓝光科技有限公司 | 一种发光二极管及其制作方法 |
| CN110556463A (zh) * | 2018-05-30 | 2019-12-10 | 首尔伟傲世有限公司 | 具有分布布拉格反射器的发光二极管芯片 |
| CN109149361A (zh) * | 2018-10-10 | 2019-01-04 | 南京工程学院 | 一种基于电介质布拉格反射镜的垂直腔面发射硅衬底GaN激光器及其制备方法 |
| CN111146321A (zh) * | 2020-02-17 | 2020-05-12 | 佛山市国星半导体技术有限公司 | 一种具有dbr绝缘保护的出光均匀led芯片及其制作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20190058083A1 (en) | Diode having high brightness and method thereof | |
| JP2004179654A (ja) | ＧａＮ基の発光装置及びその製造方法 | |
| JP2004179365A (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| KR20080070696A (ko) | 질화물 반도체 발광소자 | |
| KR20100095134A (ko) | 발광소자 및 그 제조방법 | |
| TWI714146B (zh) | 具有光提取強化之利用內部色彩轉換之發光二極體 | |
| WO2021115475A1 (zh) | 一种Micro-LED芯片及其制造方法 | |
| CN112885937B (zh) | 垂直结构发光二极管芯片的p电极的制备方法 | |
| CN113540305A (zh) | 提高发光效率的紫外发光二极管芯片及其制备方法 | |
| US10868213B2 (en) | LED utilizing internal color conversion with light extraction enhancements | |
| KR101101858B1 (ko) | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 | |
| TW202213760A (zh) | 單片式ｌｅｄ陣列及其前驅物 | |
| CN114784153A (zh) | 一种外延片制备方法、外延片及发光二极管 | |
| KR20020029464A (ko) | 반사막이 삽입된 ｐ형 전극구조를 가지는 질화물계발광다이오드 및 그 제조방법 | |
| CN110246934B (zh) | 发光二极管芯片的制作方法及发光二极管芯片 | |
| JP2004063732A (ja) | 発光素子 | |
| CN112151644B (zh) | 紫外发光二极管外延片制备方法及外延片 | |
| US20220158040A1 (en) | Light-emitting diode | |
| CN113594317B (zh) | 降低工作电压的紫外发光二极管外延片及其制备方法 | |
| CN113903844B (zh) | 倒装红光二极管芯片及其制备方法 | |
| CN113875032B (zh) | 一种发光二极管及制作方法 | |
| CN114068785A (zh) | 增加侧向出光的发光二极管芯片及其制备方法 | |
| CN113161462B (zh) | 发光二极管外延片及其制造方法 | |
| CN109166953B (zh) | 一种发光二极管芯片及其制作方法 | |
| CN109671828B (zh) | 一种发光二极管外延片及其制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |