CN115050875A - 一种提高出光角度的Mini LED及其制造方法 - Google Patents
一种提高出光角度的Mini LED及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115050875A CN115050875A CN202210651175.3A CN202210651175A CN115050875A CN 115050875 A CN115050875 A CN 115050875A CN 202210651175 A CN202210651175 A CN 202210651175A CN 115050875 A CN115050875 A CN 115050875A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- functional film
- light
- gallium nitride
- substrate
- 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.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims abstract description 64
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 51
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 13
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 33
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 33
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 abstract description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 163
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- MSNOMDLPLDYDME-UHFFFAOYSA-N gold nickel Chemical compound [Ni].[Au] MSNOMDLPLDYDME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 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
-
- 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
- H01L33/36—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 electrodes
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0016—Processes relating to electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种提高出光角度的Mini LED及其制造方法，在衬底上依次制备氮化镓外延层、电流扩展层、金属接触层、绝缘保护层和反射镜层，并在衬底远离氮化镓外延层的一面制备功能膜，且功能膜在光入射角为25～34.5°时，所述功能膜的最小反射率低于5％。因为功能膜在25～34.5°的反射率低，从而芯片中满足该入射角的光会有较高的透过率，而其余角度的光被反射回芯片内部，被衬底改变入射角，直到满足25～34.5°才可以逃离，经过这个过程不断的发生，正面发光在大角度的亮度将被提升，最终提高Mini LED发光角度；并且相较于现有技术不需要通过刻蚀提高出光角度，能够保证制备Mini LED的出光角度一致性，拥有更高的亮度，更适用于量产。
Description
技术领域
本发明涉及半导体电子技术领域，特别涉及一种提高出光角度的Mini LED及其制造方法。
背景技术
Mini LED芯片一般指长宽约在50～200um之间的LED芯片，因其小型化的特点其应用领域及制造技术与传统LED有较大差别，传统LED用于照明，而Mini LED作为显示单元，对可靠性的要求更高，因为损坏一颗Mini LED就有可能需要更换整个显示面板。而且对MiniLED还有发光角度的需求，如果Mini LED的发光角度与传统LED一样，那么显示屏需要超高密度的排布才能使其出光均匀，导致成本大大地提高，而减少Mini LED的个数又会带来亮度不均的问题，所以市面上急需大角度出光的Mini LED。
用于显示的Mini LED通常为倒装结构，现有增加Mini LED的出光角的方法通常在其出光面添加特殊结构，例如第一种方式，添加全反射型布拉格分布式反射镜(DBR)，MiniLED在正面也会有DBR的结构，这样整个芯片就会被加载两个反射镜之间，那么Mini LED只有侧壁才能出光，这种侧壁出光形式的Mini LED的出光角度比正面加侧面出光的Mini LED的出光角度要大的多，然而这种方案导致光效较低，而且出光角依然不够大。第二种方式是在背面涂覆氯化物的饱和盐溶液，烘干后进行刻蚀，使得衬底变得粗糙不平，然而这种技术的发光角度不够大，而且粗糙度不可控，这也就导致其每一颗Mini LED的发光角度都会有所不同，不适合量产。第三种方法是在背面制备微棱台或者是锥台,该方法第一个劣势是制备工艺难度较大，第二个劣势是Mini LED通常需要盖胶做隔断氧水的保护，而添加胶的保护后，原本是棱台(折射率为蓝宝石1.78左右)与空气(折射率为1)接触变成了与胶(折射率通常大于1.5，小于2.2)，当两种材料折射率接近时，利用棱台或者其他结构的这种方法就会失去一部分功效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种提高出光角度的Mini LED及其制造方法，能够在增加出光角度的同时保证Mini LED的量产。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种提高出光角度的Mini LED，包括衬底、氮化镓外延层、反射镜层和功能膜；
所述衬底的一面依次层叠有所述氮化镓外延层、电流扩展层、金属接触层、绝缘保护层和反射镜层，所述功能膜位于所述衬底远离所述氮化镓外延层的一面；
所述功能膜包括循环交叠设置的两个不同折射率的材料，且所述功能膜在光入射角在25～34.5°的范围内存在最小反射率，所述最小反射率的值小于5％。
为了解决上述技术问题，本发明采用的另一技术方案为：
一种提高出光角度的Mini LED制造方法，包括步骤：
在衬底上制备氮化镓外延层，刻蚀所述氮化镓外延层并在所述氮化镓外延层上制备电流扩展层、金属接触层、绝缘保护层和反射镜层；
在所述衬底远离所述氮化镓外延层的一面制备功能膜，所述功能膜由两个不同折射率的材料循环交叠制备得到，所述功能膜在光入射角在25～34.5°的范围内存在最小反射率，所述最小反射率的值小于5％。
本发明的有益效果在于：在衬底上依次制备氮化镓外延层、电流扩展层、金属接触层、绝缘保护层和反射镜层，并在衬底远离氮化镓外延层的一面制备功能膜，且功能膜在光入射角在25～34.5°的范围内存在最小反射率，最小反射率的值小于5％。因为功能膜在25～34.5°的反射率低，从而芯片中满足该入射角的光会有较高的透过率，而0～25°的光被功能膜反射回芯片内部，34.5～90°的光会因为全反射(Total Internal reflection，TIR)现象而反射回芯片内部，这些不满足功能膜角度的光反射回芯片，被芯片内部的图形化衬底(Patterned Sapphire Substrate，PSS)改变入射角，直到满足功能膜所需角度25～34.5°才可以逃离，经过这个过程不断的发生，正面发光在大角度的亮度将被提升，最终提高MiniLED的发光角度；并且相较于现有技术不需要通过刻蚀提高出光角度，能够保证制备MiniLED时出光角度的一致性，拥有更高的亮度，更适用于量产。
附图说明
图1为本发明实施例的一种提高出光角度的Mini LED的结构图；
图2为本发明实施例的一种提高出光角度的Mini LED的功能膜与DBR的反射率曲线图；
图3为本发明实施例的一种提高出光角度的Mini LED制造方法的流程图；
图4为本发明实施例的无镀膜Mini LED、镀DBR的Mini LED和镀功能膜的Mini LED的发光光型；
标号说明：
1、功能膜；2、衬底；3、N型氮化镓；4、多量子阱；5、P型氮化镓；6、电流扩展层；7、P型氮化镓的金属接触层；8、绝缘保护层；9、反射镜层；10、P-pad电极；11、N-pad电极；12、N型氮化镓的金属接触层。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1，本发明实施例提供了一种提高出光角度的Mini LED，包括衬底、氮化镓外延层、反射镜层和功能膜；
所述衬底的一面依次层叠有所述氮化镓外延层、电流扩展层、金属接触层、绝缘保护层和反射镜层，所述功能膜位于所述衬底远离所述氮化镓外延层的一面；
所述功能膜包括循环交叠设置的两个不同折射率的材料，且所述功能膜在光入射角在25～34.5°的范围内存在最小反射率，所述最小反射率的值小于5％。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：在衬底上依次制备氮化镓外延层、电流扩展层、金属接触层、绝缘保护层和反射镜层，并在衬底远离氮化镓外延层的一面制备功能膜，因为功能膜在25～34.5°的反射率低，从而芯片中满足该入射角的光会有较高的透过率，而0～25°的光被功能膜反射回芯片内部，34.5～90°的光会因为全反射(TotalInternal reflection，TIR)现象而反射回芯片内部，这些不满足功能膜角度的光反射回芯片，被芯片内部的图形化衬底(Patterned Sapphire Substrate，PSS)改变入射角，直到满足功能膜所需角度25～34.5°才可以逃离，经过这个过程不断的发生，正面发光在大角度的亮度将被提升，最终提高Mini LED的发光角度；并且相较于现有技术不需要通过刻蚀提高出光角度，能够保证制备Mini LED时出光角度的一致性，拥有更高的亮度，更适用于量产。
进一步地，所述功能膜包括循环交叠设置的二氧化硅和二氧化钛；
所述功能膜的顶层和底层均为所述二氧化硅，且所述功能膜的总层数为15～30层。
由上述描述可知，功能膜包括循环交叠设置的二氧化硅和二氧化钛，且顶层和底层均为所述二氧化硅，总层数为15～30层，能够在光入射角为25～34.5°时，降低功能膜的反射率，从而提高衬底出光大角度的透过率，提高Mini LED的发光角度。
进一步地，所述反射镜层包括循环交叠设置的二氧化硅和二氧化钛；
所述反射镜层的顶层和底层均为所述二氧化硅，且所述反射镜层的厚度为2.5～5μm，总层数为30～50层。
由上述描述可知，反射镜层包括循环交叠设置的二氧化硅和二氧化钛：且顶层和底层均为二氧化硅，总层数为30～50层，总厚度为2.5～5μm，能够保证光的反射。
进一步地，所述衬底的厚度为60～150μm。
由上述描述可知，将衬底研磨抛光至60～150μm的厚度，能够便于在衬底的出光面制备功能膜，在一定程度上改善MiniLED的光型。
进一步地，所述金属接触层远离所述氮化镓外延层的一面设置有电极。
由上述描述可知，在金属接触层远离氮化镓外延层的一面设置有电极，以便于制得完整的Mini LED芯片。
请参照图3，本发明另一实施例提供了一种提高出光角度的Mini LED制造方法，包括步骤：
在衬底上制备氮化镓外延层，刻蚀所述氮化镓外延层并在所述氮化镓外延层上制备电流扩展层、金属接触层、绝缘保护层和反射镜层；
在所述衬底远离所述氮化镓外延层的一面制备功能膜，所述功能膜由两个不同折射率的材料循环交叠制备得到，所述功能膜在光入射角在25～34.5°的范围内存在最小反射率，所述最小反射率的值小于5％。
由上述描述可知，在衬底上依次制备氮化镓外延层、电流扩展层、金属接触层、绝缘保护层和反射镜层，并在衬底远离氮化镓外延层的一面制备功能膜，且功能膜在光入射角在25～34.5°的范围内存在最小反射率，最小反射率的值小于5％。因为功能膜在25～34.5°的反射率低，从而芯片中满足该入射角的光会有较高的透过率，而0～25°的光被功能膜反射回芯片内部，34.5～90°的光会因为全反射(Total Internal reflection，TIR)现象而反射回芯片内部，这些不满足功能膜角度的光反射回芯片，被芯片内部的图形化衬底(Patterned Sapphire Substrate，PSS)改变入射角，直到满足功能膜所需角度25～34.5°才可以逃离，经过这个过程不断的发生，正面发光在大角度的亮度将被提升，最终提高MiniLED的发光角度；并且相较于现有技术不需要通过刻蚀提高出光角度，能够保证制备MiniLED时出光角度的一致性，拥有更高的亮度，更适用于量产。
进一步地，所述功能膜由两个不同折射率的材料循环交叠制备得到包括：
循环交叠使用二氧化硅和二氧化钛制备功能膜，所述功能膜的顶层和底层均为二氧化硅，且总层数为15～30层。
由上述描述可知，功能膜包括循环交叠设置的二氧化硅和二氧化钛，且顶层和底层均为所述二氧化硅，总层数为15～30层，能够在光入射角为25～34.5°时，降低功能膜的反射率，从而提高衬底出光大角度的透过率，提高Mini LED的发光角度。
进一步地，制备反射镜层包括：
循环交叠使用二氧化硅和二氧化钛制备反射镜层，所述功能膜的顶层和底层均为二氧化硅，且总厚度为2.5～5μm，总层数为30～50层。
由上述描述可知，反射镜层包括循环交叠设置的二氧化硅和二氧化钛：且顶层和底层均为二氧化硅，总层数为30～50层，总厚度为2.5～5μm，能够保证光的反射。
进一步地，在所述衬底远离所述氮化镓外延层的一面制备功能膜之前包括：
将所述衬底研磨抛光至厚度为60～150μm。
由上述描述可知，将衬底研磨抛光至60～150μm的厚度，能够便于在衬底的出光面制备功能膜，在一定程度上改善MiniLED的光型。
进一步地，刻蚀所述氮化镓外延层并在所述氮化镓外延层上制备电流扩展层、金属接触层、绝缘保护层和反射镜层之后包括：
在所述金属接触层远离所述氮化镓外延层的一面制备电极。
由上述描述可知，在金属接触层远离氮化镓外延层的一面设置有电极，以便于制得完整的Mini LED芯片。
本发明上述的一种提高出光角度的Mini LED及其制造方法，适用于制造大角度出光的Mini LED芯片，能够在增加出光角度的同时保证Mini LED的量产，以下通过具体的实施方式进行说明：
实施例一
请参照图1，一种提高出光角度的Mini LED，包括衬底2、氮化镓外延层、反射镜层9和功能膜1；
衬底2的一面依次层叠有氮化镓外延层、电流扩展层6、金属接触层、绝缘保护层8和反射镜层9，氮化镓外延层包括依次层叠的N型氮化镓3、多量子阱4和P型氮化镓5，金属接触层包括N型氮化镓的金属接触层12和P型氮化镓的金属接触层7；
其中，反射镜层9即为全反射型布拉格分布式反射镜(DBR)，包括循环交叠设置的二氧化硅和二氧化钛，且反射镜层9的厚度为2.5～5μm，总层数为30～50层，顶层和底层均为二氧化硅。
其中，衬底2的厚度为60～150μm。
功能膜1位于衬底2远离氮化镓外延层的一面，功能膜1包括循环交叠设置的两个不同折射率的材料，且在光入射角在25～34.5°的范围时存在最小反射率，功能膜1的最小反射率低于5％。
具体的，请参照图2，虚线为传统的理想DBR，理想的DBR对全入射角均有100％的反射；实线为功能膜1，当光在Mini LED内部产生并传播到出光面时会因为全内反射，有一部分光无法逃逸，蓝宝石的全内反射角约为34.5°。例如：当入射介质为蓝宝石，折射率NSapphire约为1.78，出射介质为空气，折射率NAir＝1，其入射角A与出射角B的对应关系遵循斯涅尔定律为NSapphire×sin A＝NAir×sin B。当入射角为0～25°对应出光角约为0～48°时，因为功能膜1的反射率较高，所以正面发光在小中角度的亮度被压制，当入射角为25～34.5°时(对应出光角约为48～90°)，因为功能膜1的反射率很低，所以正面发光在大角度的亮度将被提升，最终提高Mini LED的发光角度。
其中，功能膜1包括循环交叠设置的二氧化硅和二氧化钛，且总层数为15～30层，顶层和底层均为二氧化硅；
具体的，在本实施例中，功能膜1总层数为19层，所有的奇数层均为SiO2，其厚度分别为209nm、431nm、81nm、240nm、99nm、35nm、68nm、40nm、62nm、25nm，所有的偶数层均为TiO2，其厚度分别为52nm、78nm、341nm、39nm、251nm、41nm、34nm、92nm、125nm。
在另一实施例中，功能膜1总层数为21层，所有的奇数层均为SiO2，其厚度分别为108nm、38nm、68nm、271nm、19nm、32nm、373nm、310nm、12nm、35nm、67nm，所有的偶数层均为TiO2，其厚度分别为205nm、12nm、24nm、55nm、7nm、105nm、125nm、41nm、25nm、105nm。
在另一实施例中，功能膜1总层数为25层，所有的奇数层均为SiO2，其厚度分别为117nm、122.1nm、24.5nm、6.6nm、105.7nm、15.2nm、12.7nm、52.8nm、36.4nm、45.2nm、25.7nm、6.8nm、22.9nm，所有的偶数层均为TiO2，其厚度分别为19.5nm、229.4nm、211.8nm、9.4nm、8.7nm、84.7nm、21.8nm、21.3nm、20.2nm、24.4nm、10.4nm、20.8nm。
其中，金属接触层远离氮化镓外延层的一面设置有电极，电极包括在P型GaN的金属接触层上设置的P-pad电极10以及在N型GaN的金属接触层上设置的N-pad电极11。
实施例二
请参照图3，一种提高出光角度的Mini LED制造方法，包括步骤：
S1、在衬底2上制备氮化镓外延层，刻蚀所述氮化镓外延层并在所述氮化镓外延层上制备电流扩展层6、金属接触层、绝缘保护层8和反射镜层9。
S11、利用MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，金属有机化合物化学气相沉淀)在蓝宝石衬底2上制备LED的氮化镓外延片。
S12、利用ICP刻蚀机，刻蚀氮化镓外延片直至N型氮化镓3。
S13、利用溅射机制备电流扩展层6，例如ITO、AZO、薄层镍金等，利用光刻工艺，再搭配湿法腐蚀或干法刻蚀的工艺将所需图形转移至外延片上。
S14、利用光刻技术和溅射蒸镀，将P型氮化镓的金属接触层7和N型氮化镓的金属接触层12制备在外延片上，金属是多层金属，直接与芯片接触的层可以是Ni、Ti、Cr、上层的金属可以是Au、Pt、Ag、Cu，利用金属剥离技术lift-off，将不需要的金属去掉。
S15、利用化学气相沉积法或者原子层沉积技术，将绝缘保护层8SiO2、Si3N4或HfO2等制备在芯片上，再利用光刻技术与湿法腐蚀技术腐蚀部分绝缘保护层8，暴露出P型GaN的金属接触层与N型GaN的金属接触层。
S16、利用光学离子蒸镀技术蒸镀全角度反射DBR，反射层的材料是高低折射率材料的交叠使用可以是SiO2和TiO2，层数为30～50层，厚度为2.5～5μm，再利用光刻技术与湿法腐蚀技术制备所需的图形。
S17、利用光刻工艺和溅射蒸镀，将P-pad电极10和N-Pad单击制备在芯片上，P-Pad和N-Pad同样也是多层金属，接触层可以是Ni、Ti、Cr，上层金属可以是Au、Pt、Ag、Cu。
S18、利用研磨和抛光技术，将蓝宝石衬底2研磨至60～150μm。
S2、在所述衬底2远离所述氮化镓外延层的一面制备功能膜1，所述功能膜1由两个不同折射率的材料循环交叠制备得到，所述功能膜1在光入射角为25～34.5°时，所述功能膜1的最小反射率低于5％。
其中，所述功能膜1由两个不同折射率的材料循环交叠制备得到包括：
循环交叠使用二氧化硅和二氧化钛制备功能膜1，所述功能膜1的顶层和底层均为二氧化硅，且总层数为15～30层，例如：其中总层数为19层，所有奇数层为SiO2,其厚度分别为209nm、431nm、81nm、240nm、99nm、35nm、68nm、40nm、62nm、25nm，所有偶数层为TiO2，其厚度分别为52nm、78nm、341nm、39nm、251nm、41nm、34nm、92nm、125nm。
请参照图4，衬底2出光面不镀DBR(a)、镀DBR(b)和镀功能膜1(c)的Mini LED的光型对比。可以看到镀功能膜1的Mini LED的出光角度最大，约为160°。
由此可见，本实施例中的Mini LED芯片通过衬底2出光面制备功能膜1的方式，极大地提高了Mini LED的发光角度，重复性和稳定性高，可以实现量产。
综上所述，本发明提供的一种提高出光角度的Mini LED及其制造方法，在衬底上依次制备氮化镓外延层、电流扩展层、金属接触层、绝缘保护层和反射镜层，并在衬底远离氮化镓外延层的一面制备功能膜，功能膜包括循环交叠设置的二氧化硅和二氧化钛，且总层数为15～30层、顶层和底层均为二氧化硅，且功能膜在光入射角为25～34.5°时，最小反射率低于5％。因为功能膜在25～34.5°的反射率低，从而芯片中满足该入射角的光会有较高的透过率，而0～25°的光被功能膜反射回芯片内部，34.5～90°的光会因为全反射(TotalInternal reflection，TIR)现象而反射回芯片内部，这些不满足功能膜角度的光反射回芯片，被芯片内部的图形化衬底(Patterned Sapphire Substrate，PSS)改变入射角，直到满足功能膜所需角度25～34.5°才可以逃离，经过这个过程不断的发生，正面发光在大角度的亮度将被提升，最终提高Mini LED的发光角度；并且相较于现有技术不需要通过刻蚀提高出光角度，能够保证制备Mini LED时出光角度的一致性，拥有更高的亮度，更适用于量产。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种提高出光角度的Mini LED，其特征在于，包括衬底、氮化镓外延层、反射镜层和功能膜；
所述衬底的一面依次层叠有所述氮化镓外延层、电流扩展层、金属接触层、绝缘保护层和反射镜层，所述功能膜位于所述衬底远离所述氮化镓外延层的一面；
所述功能膜包括循环交叠设置的两个不同折射率的材料，且所述功能膜在光入射角在25～34.5°的范围内存在最小反射率，所述最小反射率的值小于5％。
2.根据权利要求1所述的一种提高出光角度的Mini LED，其特征在于，所述功能膜包括循环交叠设置的二氧化硅和二氧化钛；
所述功能膜的顶层和底层均为所述二氧化硅，且所述功能膜的总层数为15～30层。
3.根据权利要求1所述的一种提高出光角度的Mini LED，其特征在于，所述反射镜层包括循环交叠设置的二氧化硅和二氧化钛；
所述反射镜层的顶层和底层均为所述二氧化硅，且所述反射镜层的厚度为2.5～5μm，总层数为30～50层。
4.根据权利要求1所述的一种提高出光角度的Mini LED，其特征在于，所述衬底的厚度为60～150μm。
5.根据权利要求1所述的一种提高出光角度的Mini LED，其特征在于，所述金属接触层远离所述氮化镓外延层的一面设置有电极。
6.一种提高出光角度的Mini LED制造方法，其特征在于，包括步骤：
在衬底上制备氮化镓外延层，刻蚀所述氮化镓外延层并在所述氮化镓外延层上制备电流扩展层、金属接触层、绝缘保护层和反射镜层；
在所述衬底远离所述氮化镓外延层的一面制备功能膜，所述功能膜由两个不同折射率的材料循环交叠制备得到，所述功能膜在光入射角在25～34.5°的范围内存在最小反射率，所述最小反射率的值小于5％。
7.根据权利要求6所述的一种提高出光角度的Mini LED制造方法，其特征在于，所述功能膜由两个不同折射率的材料循环交叠制备得到包括：
循环交叠使用二氧化硅和二氧化钛制备功能膜，所述功能膜的顶层和底层均为二氧化硅，且总层数为15～30层。
8.根据权利要求6所述的一种提高出光角度的Mini LED制造方法，其特征在于，制备反射镜层包括：
循环交叠使用二氧化硅和二氧化钛制备反射镜层，所述功能膜的顶层和底层均为二氧化硅，且总厚度为2.5～5μm，总层数为30～50层。
9.根据权利要求6所述的一种提高出光角度的Mini LED制造方法，其特征在于，在所述衬底远离所述氮化镓外延层的一面制备功能膜之前包括：
将所述衬底研磨抛光至厚度为60～150μm。
10.根据权利要求6所述的一种提高出光角度的Mini LED制造方法，其特征在于，刻蚀所述氮化镓外延层并在所述氮化镓外延层上制备电流扩展层、金属接触层、绝缘保护层和反射镜层之后包括：
在所述金属接触层远离所述氮化镓外延层的一面制备电极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210651175.3A CN115050875B (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 一种提高出光角度的Mini LED及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210651175.3A CN115050875B (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 一种提高出光角度的Mini LED及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115050875A true CN115050875A (zh) | 2022-09-13 |
| CN115050875B CN115050875B (zh) | 2023-09-08 |
Family
ID=83160917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210651175.3A Active CN115050875B (zh) | 2022-06-09 | 2022-06-09 | 一种提高出光角度的Mini LED及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115050875B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116364827A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-06-30 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种mini LED及其制备方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013139251A1 (zh) * | 2012-03-21 | 2013-09-26 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 具有反射镜的发光二极管及其制作方法 |
| CN104269480A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-01-07 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 一种led倒装芯片及其制作方法 |
| JP2018026597A (ja) * | 2017-11-16 | 2018-02-15 | ローム株式会社 | 発光素子および発光素子パッケージ |
| CN109728143A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-07 | 大连德豪光电科技有限公司 | 发光二极管芯片、发光二极管及发光二极管芯片制作方法 |
| CN111081832A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-28 | 福建兆元光电有限公司 | 一种Mini LED芯片及制造方法 |
| CN112531086A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-19 | 厦门三安光电有限公司 | Dbr结构、led芯片、半导体发光器件及制造方法及显示面板 |
-
2022
- 2022-06-09 CN CN202210651175.3A patent/CN115050875B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013139251A1 (zh) * | 2012-03-21 | 2013-09-26 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 具有反射镜的发光二极管及其制作方法 |
| CN104269480A (zh) * | 2014-10-22 | 2015-01-07 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 一种led倒装芯片及其制作方法 |
| JP2018026597A (ja) * | 2017-11-16 | 2018-02-15 | ローム株式会社 | 発光素子および発光素子パッケージ |
| CN109728143A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-05-07 | 大连德豪光电科技有限公司 | 发光二极管芯片、发光二极管及发光二极管芯片制作方法 |
| CN111081832A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-28 | 福建兆元光电有限公司 | 一种Mini LED芯片及制造方法 |
| CN112531086A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-19 | 厦门三安光电有限公司 | Dbr结构、led芯片、半导体发光器件及制造方法及显示面板 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116364827A (zh) * | 2023-05-29 | 2023-06-30 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种mini LED及其制备方法 |
| CN116364827B (zh) * | 2023-05-29 | 2023-08-29 | 江西兆驰半导体有限公司 | 一种mini LED及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115050875B (zh) | 2023-09-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5989810B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2018088535A5 (zh) | ||
| TWI314788B (en) | Thin-film semiconductor-body | |
| US8729580B2 (en) | Light emitter with metal-oxide coating | |
| CN105957928B (zh) | 一种谐振腔发光二极管及其制造方法 | |
| US20240204138A1 (en) | Optoelectronic semiconductor chip | |
| CN108258097B (zh) | 发光二极管及其制作方法 | |
| CN115050875B (zh) | 一种提高出光角度的Mini LED及其制造方法 | |
| US20220140203A1 (en) | Flip-chip light-emitting diode | |
| JP2009238932A (ja) | 半導体発光素子およびそれを用いる照明装置 | |
| CN105870290B (zh) | 发光二极管及其制作方法 | |
| CN114824000A (zh) | 反极性红光发光二极管芯片及其制备方法 | |
| CN107968143A (zh) | 一种具有高反射率宽谱氧化物反射镜的倒装蓝光led芯片及其制备方法 | |
| JP2006128659A (ja) | 窒化物系半導体発光素子及びその製造方法 | |
| US20120043567A1 (en) | Led structure with bragg film and metal layer | |
| CN102683547A (zh) | 发光二极管封装结构 | |
| CN102263181B (zh) | 衬底、具有该衬底的led外延片、芯片及发光装置 | |
| CN108461611A (zh) | 一种背光源及其制作方法 | |
| US11621380B2 (en) | Flip-chip of light emitting diode and manufacturing method and illuminating method thereof | |
| US20220384689A1 (en) | Optoelectronic semiconductor chip | |
| CN107369747B (zh) | 一种led芯片及其制备方法 | |
| CN107078191A (zh) | 光电子半导体芯片 | |
| JP7480125B2 (ja) | 複合絶縁反射層 | |
| CN217847979U (zh) | 一种小发光角的Micro LED芯片 | |
| JP2009200254A (ja) | 半導体発光素子 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |