CN117352626A - 提高粘附力的发光二极管芯片及其制作方法 - Google Patents

提高粘附力的发光二极管芯片及其制作方法 Download PDF

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CN117352626A CN202311092699.4A CN202311092699A CN117352626A CN 117352626 A CN117352626 A CN 117352626A CN 202311092699 A CN202311092699 A CN 202311092699A CN 117352626 A CN117352626 A CN 117352626A
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陈沛然
王绘凝
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Abstract

本公开实施例提供了一种提高粘附力的发光二极管芯片及其制作方法，属于半导体技术领域。该发光二极管包括衬底、发光结构、第一DBR层和第二DBR层，衬底具有相对的正面和背面，发光结构位于衬底的正面，第一DBR层位于衬底的背面，第一DBR层包括交替层叠的多个第一高折射率层和多个第一低折射率层，第一DBR层中具有阵列布置的凹槽，凹槽的深度等于第一DBR层的厚度；第二DBR层位于凹槽中且与第一DBR层平齐，第二DBR层包括交替层叠的多个第二高折射率层和多个第二低折射率层。本公开实施例能减弱DBR层中的应力，提高DBR层的粘附力，提高LED芯片的质量。

Description

提高粘附力的发光二极管芯片及其制作方法
技术领域
本公开涉及半导体技术领域，特别涉及一种提高粘附力的发光二极管芯片及其制作方法。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)因具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，目前已经被广泛应用于背光、照明、景观等各个光源领域。
相关技术中，LED芯片包括：衬底、分布式布拉格反射(Distributed BraggReflection，DBR)层和发光结构，发光结构位于衬底的正面，DBR层位于衬底的背面。
然而，上述结构中，DBR层会因为材料的应力较大，导致DBR层粘附性差，容易断裂脱落，影响LED芯片的质量。
发明内容
本公开实施例提供了一种提高粘附力的发光二极管芯片及其制作方法，能减弱DBR层中的应力，提高DBR层的粘附力，提高LED芯片的质量。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种发光二极管芯片，包括衬底、发光结构、第一分布式布拉格反射层和第二分布式布拉格反射层，所述衬底具有相对的正面和背面，所述发光结构位于所述衬底的正面，所述第一分布式布拉格反射层位于所述衬底的背面，所述第一分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第一高折射率层和多个第一低折射率层，所述第一分布式布拉格反射层中具有阵列布置的凹槽，所述凹槽的深度等于所述第一分布式布拉格反射层的厚度；所述第二分布式布拉格反射层位于所述凹槽中且与所述第一分布式布拉格反射层平齐，所述第二分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第二高折射率层和多个第二低折射率层。
可选地，所述第一分布式布拉格反射层与所述衬底之间的粘附力大于所述第二分布式布拉格反射层与所述衬底之间的粘附力。
可选地，所述第二分布式布拉格反射层的总面积为所述第一分布式布拉格反射层与所述第二分布式布拉格反射层的面积之和的20％至80％。
可选地，所述第二高折射率层与所述第二低折射率层的折射率差值大于所述第一高折射率层与所述第一低折射率层的折射率差值。
可选地，所述第一高折射率层与所述第一低折射率层在波长为500nm处的折射率差值为0.49至1.25，所述第二高折射率层与所述第二低折射率层在波长为500nm处的折射率差值为0.49至1.25。
可选地，所述第一高折射率层的材料包括TiO2、ZnS、ZnSe、Ta2O5、HfO2、ZrO2中的至少一种，所述第二高折射率层的材料包括TiO2、ZnS、ZnSe、Ta2O5、HfO2、ZrO2中的至少一种。
可选地，所述第一低折射率层的材料包括SiO2、MgF2、AlF3、Na3AlF6、BaF2中的至少一种，所述第二低折射率层的材料包括SiO2、MgF2、AlF3、Na3AlF6、BaF2中的至少一种。
可选地，所述第一分布式布拉格反射层靠近所述衬底的一侧为所述第一低折射率层，所述第一分布式布拉格反射层远离所述衬底的一侧为所述第一高折射率层；所述第二分布式布拉格反射层靠近所述衬底的一侧为所述第二低折射率层，所述第二分布式布拉格反射层远离所述衬底的一侧为所述第二高折射率层。
可选地，所述凹槽为圆柱形凹槽、四棱柱形凹槽或六棱柱形凹槽。
另一方面，提供了一种发光二极管芯片的制作方法，包括：在衬底的正面形成发光结构；在所述衬底的背面形成第一分布式布拉格反射层和第二分布式布拉格反射层，所述第一分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第一高折射率层和多个第一低折射率层，所述第一分布式布拉格反射层中具有阵列布置的凹槽，所述凹槽的深度等于所述第一分布式布拉格反射层的厚度，所述第二分布式布拉格反射层位于所述凹槽中且与所述第一分布式布拉格反射层平齐，所述第二分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第二高折射率层和多个第二低折射率层。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本公开实施例中，衬底的背面具有第一分布式布拉格反射层，第一分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第一高折射率层和第一低折射率层，第一分布式布拉格反射层具有阵列布置的凹槽，凹槽的深度等于第一分布式布拉格反射层的厚度，第二分布式布拉格反射层填充在凹槽中且与第一分布式布拉格反射层平齐，第二分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第二高折射率层和多个第二低折射率层，由于DBR层被分为两个部分，两部分的DBR层的面积较小，可以减弱DBR层中的应力，提高DBR层的粘附力，减小DBR层断裂脱落的几率，从而提高LED芯片的质量。
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是相关技术中的一种LED芯片的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种LED芯片的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的一种LED芯片的局部结构示意图；
图4是本公开实施例提供的一种LED芯片的仰视图；
图5是本公开实施例提供的一种LED芯片的制作方法流程图；
图6是本公开实施例提供的另一种LED芯片的制作方法流程图；
图7是本公开实施例提供的又一种LED芯片的制作方法流程图。
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。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
图1是相关技术中的一种LED芯片的结构示意图。如图1所示，该LED芯片包括衬底1，发光结构2和分布式布拉格反射层3。发光结构2位于衬底1的正面，分布式布拉格反射层3位于衬底1的背面。分布式布拉格反射层3包括交替层叠的多个高折射率层和低折射率层，高折射率层一般为TiO2层，低折射率层一般为SiO2层。
DBR层的原理是当光经过不同折射率的膜层时在界面的地方会反射，反射率的大小会与膜层的折射率大小有关，因此把不同折射率的膜层交互周期性的堆叠在一起，当光经过这些不同折射率的膜层的时候，由于各层反射回来的光因相位角的改变而进行建设性干涉，然后互相结合再一起，可以得到强烈反射光。
如图1所示，当发光结构2发出的光线经过衬底1入射至分布式布拉格反射层3时，入射角大的入射光线会直接反射回衬底1。而入射角小的入射光线会折射进入分布式布拉格反射层3，在分布式布拉格反射层3中经过多次叠加干涉后再反射回衬底1，在这个过程中分布式布拉格反射层3会吸收部分入射角小的入射光线，造成反射率的损失，影响LED芯片的发光效率。
为了提高LED芯片的发光效率，相关技术中可能会对分布式布拉格反射层3的材料进行改进，但是整层面积的DBR层会因为材料的应力较大，导致DBR层粘附性差，容易断裂脱落，影响LED芯片的质量。例如，将分布式布拉格反射层3的低折射率层的材料改为使用MgF2，虽然由TiO2层和MgF2层交替层叠形成的DBR层的反射率更高，但是整层面积的DBR层采用交替层叠的TiO2层和MgF2层时，DBR层中MgF2材料的应力较大，导致分布式布拉格反射层3的粘附性差，容易断裂脱落，影响LED芯片的质量。
图2是本公开实施例提供的一种LED芯片的结构示意图。如图2所示，该LED芯片包括衬底10、发光结构20、第一分布式布拉格反射层30和第二分布式布拉格反射层40。衬底10具有相对的正面和背面，发光结构20位于衬底10的正面，第一分布式布拉格反射层30位于衬底10的背面。
第一分布式布拉格反射层30包括交替层叠的多个第一高折射率层31和多个第一低折射率层32。第一分布式布拉格反射层30中具有阵列布置的凹槽33，凹槽33的深度等于第一分布式布拉格反射层30的厚度，也即是凹槽33贯穿第一分布式布拉格反射层30至衬底10的背面。第二分布式布拉格反射层40位于凹槽33中且与第一分布式布拉格反射层30平齐，第二分布式布拉格反射层40包括交替层叠的多个第二高折射率层41和多个第二低折射率层42。
本公开实施例中，由于DBR层被分为两个部分，两部分的DBR层的面积较小，可以减弱DBR层中的应力，提高DBR层的粘附力，减小DBR层断裂脱落的几率，从而提高LED芯片的质量。
可选地，衬底10为蓝宝石衬底。蓝宝石衬底为透明衬底，透光性较好，且蓝宝石衬底的机械强度高，易于处理和清洗。在一些示例中，衬底10也可以是SiC衬底，本公开对此不做限制。
可选地，发光结构20包括N型层21、多量子阱层22和P型层23。N型层21可以是N型GaN层，多量子阱层22可以包括多个周期交替生长的InGaN阱层和GaN垒层，P型层23可以是P型GaN层。发光结构20发射的光线可以是从多量子阱层22发出的。
可选地，第一分布式布拉格反射层30包括20至30对交替层叠的第一高折射率层31和第一低折射率层32，第二分布式布拉格反射层40包括20至30对交替层叠的第二高折射率层41和第二低折射率层42。
DBR层中，如果高低折射率层交替层叠的对数过少，会导致DBR层的反射率较低，影响LED芯片的发光效率。第一高折射率层31和第一低折射率层32交替层叠的对数以及第二高折射率层41和第二低折射率层42交替层叠的对数在以上范围内，可以提高第一分布式布拉格反射层30和第二层反射层40对光线的反射率，以提高LED芯片的发光效率。
示例性地，第一高折射率层31和第一低折射率层32可以交替层叠20对。第二高折射率层41和第二低折射率层42可以交替层叠20对。
可选地，第一高折射率层31、第一低折射率层32、第二高折射率层41和第二低折射率层42的光学厚度均为中心反射波长的四分之一。其中，光学厚度为材料的几何厚度与折射率的乘积。
第一高折射率层31、第一低折射率层32、第二高折射率层41和第二低折射率层42的光学厚度为中心反射波长的四分之一时，形成的DBR层，也即第一分布式布拉格反射层30与第二分布式布拉格反射层40对光线的反射率更高。
图3是本公开实施例提供的一种LED芯片的局部结构示意图。如图3所示，该LED芯片的衬底10的正面具有发光结构20，第一分布式布拉格反射层30位于衬底10的背面，第一分布式布拉格反射层30中具有阵列布置的凹槽33，凹槽33的深度等于第一分布式布拉格反射层30的厚度，也即是凹槽33贯穿第一分布式布拉格反射层30至衬底10的背面。
图4是本公开实施例提供的一种LED芯片的仰视图。如图4所示，第二分布式布拉格反射层40位于阵列布置的凹槽33中且与第一分布式布拉格反射层30平齐。凹槽33可以是阵列布置的圆柱形凹槽，图4中阵列布置了5行，6列的凹槽33，且相邻的凹槽33的中心之间的距离相等。当然也可以采用别的阵列布置方式，本公开对此不做限制。
可选地，凹槽33为圆柱形凹槽、四棱柱形凹槽或六棱柱形凹槽。凹槽33设置为以上形状，有利于LED芯片的生产制造，并且有利于减弱DBR层中的应力，提高DBR层的粘附力，减小DBR层断裂脱落的几率，提高LED芯片的质量。
作为一种示例，本公开实施例中凹槽33为圆柱形凹槽。需要说明的是，凹槽33的形状包括但不局限于以上几种，还可以是别的任意柱状多边形凹槽等，本公开对此不做限制。
可选地，第一分布式布拉格反射层30与衬底10之间的粘附力大于第二分布式布拉格反射层40与衬底10之间的粘附力。这样，DBR层与衬底10之间的粘附性更好，可以减小DBR层断裂脱落的几率，提高LED芯片的质量。
在一些示例中，第一分布式布拉格反射层30与第二分布式布拉格反射层40的材料相同。在另一些示例中，第一分布式布拉格反射层30与第二分布式布拉格反射层40的材料不同。
可选地，第二分布式布拉格反射层40的总面积为第一分布式布拉格反射层30与第二分布式布拉格反射层40的面积之和的20％至80％。
第一分布式布拉格反射层30与第二分布式布拉格反射层40的面积之和也即是DBR层的总面积。当第二分布式布拉格反射层40的面积占DBR层的总面积的比例过小或过大，对整层面积的DBR层的两部分划分不够均匀，可能使第一分布式布拉格反射层30或者第二分布式布拉格反射层40仍存在较大的应力，无法起到提高DBR层的粘附力的作用。第二分布式布拉格反射层40的总面积在此范围内可以更好地减弱DBR层中的应力，提高DBR层的粘附力，提高LED芯片的质量。
在一些示例中，第二分布式布拉格反射层40的总面积为第一分布式布拉格反射层30与第二分布式布拉格反射层40的面积之和的40％至60％。
可选地，第一高折射率层31的材料包括TiO2、ZnS、ZnSe、Ta2O5、HfO2、ZrO2中的至少一种，第二高折射率层41的材料包括TiO2、ZnS、ZnSe、Ta2O5、HfO2、ZrO2中的至少一种。以上材料的折射率较大，稳定性好，吸收系数低，作为DBR层中的高折射率层反射效果较好。
可选地，第一低折射率层32的材料包括SiO2、MgF2、AlF3、Na3AlF6、BaF2中的至少一种，第二低折射率层42的材料包括SiO2、MgF2、AlF3、Na3AlF6、BaF2中的至少一种。以上材料的折射率较小，稳定性好，吸收系数低，作为DBR层中的低折射率层反射效果较好。
在一些示例中，衬底10为蓝宝石衬底，第一分布式布拉格反射层30与第二分布式布拉格反射层40的材料不同，第一高折射率层31的材料为TiO2，第一低折射率层32的材料为SiO2，第二高折射率层41的材料为TiO2，第二低折射率层42的材料为MgF2。第一高折射率层31和第一低折射率层32交替层叠的对数为24对，第二高折射率层41和第二低折射率层42交替层叠的对数为20至28对，第一分布式布拉格反射层的厚度约为4.5μm。DBR层的总面积约为5.8*105μm2，即第一分布式布拉格反射层30与第二分布式布拉格反射层40的面积之和约为5.8*105μm2，第一分布式布拉格反射层30中阵列布置了5行，9列的凹槽33，相邻的凹槽33的中心之间的距离相等，凹槽33为圆柱形凹槽，每个凹槽33的直径为90μm，第二分布式布拉格反射层40位于凹槽33中且与第一分布式布拉格反射层平齐，第二分布式布拉格反射层40的总面积约为第一分布式布拉格反射层30与第二分布式布拉格反射层40的面积之和的49％。与DBR层的总面积相同，整层面积的DBR层采用相同对数交替层叠的TiO2层和MgF2层的LED芯片相比，本公开实施例中的LED芯片产生断裂脱落的比例降低了约90％。
在一些示例中，衬底10为蓝宝石衬底，第一分布式布拉格反射层30与第二分布式布拉格反射层40的材料相同，第一高折射率层31和第二高折射率层41的材料均为TiO2，第一低折射率层32和第二低折射率层42的材料均为MgF2。第一高折射率层31和第一低折射率层32交替层叠的对数相同，均为20至28对，第一分布式布拉格反射层的厚度约为4.5μm。DBR层的总面积约为5.8*105μm2，即第一分布式布拉格反射层30与第二分布式布拉格反射层40的面积之和约为5.8*105μm2，第一分布式布拉格反射层30中阵列布置了5行，9列的凹槽33，相邻的凹槽33的中心之间的距离相等，凹槽33为圆柱形凹槽，每个凹槽33的直径为90μm，第二分布式布拉格反射层40位于凹槽33中，第二分布式布拉格反射层40的总面积约为第一分布式布拉格反射层30与第二分布式布拉格反射层40的面积之和的49％。与DBR层的总面积相同，整层面积的DBR层采用相同对数交替层叠的TiO2层和MgF2层的LED芯片相比，本公开实施例中的LED芯片产生断裂脱落的比例降低了约90％。
可选地，第二高折射率层41与第二低折射率层42的折射率差值大于第一高折射率层31与第一低折射率层32的折射率差值。由于DBR层中高低折射率层的折射率差值越大，DBR层的反射率越高，因此，第二分布式布拉格反射层40可以增大光线的反射率，从而减少DBR层对光的吸收，提高LED芯片的发光效率。
可选地，第一高折射率层31的折射率小于或者等于第二高折射率层41的折射率，第一低折射率层32的折射率大于所述第二低折射率层42的折射率。这样可以保证第二高折射率层41与第二低折射率层42的折射率差值大于第一高折射率层31与第一低折射率层32的折射率差值，使第二分布式布拉格反射层40能增大光线的反射率，从而减少DBR层对光的吸收，提高LED芯片的发光效率。
可选地，第一高折射率层31与第一低折射率层32在波长为500nm处的折射率差值为0.49至1.25，第二高折射率层41与第二低折射率层42在波长为500nm处的折射率差值为0.49至1.25。这样可以使两个分布式布拉格反射层的反射率较高，保证LED芯片的发光效率。
当高折射率层的材料采用HfO2，其在波长为500nm处的折射率为1.95，低折射率层的材料采用SiO2，其在波长为500nm处的折射率为1.46，此时高折射率层和低折射率层的折射率差值即为0.49。当高折射率层的材料采用ZnSe，其在波长为500nm处的折射率为2.58，低折射率层的材料采用Na3AlF6，其在波长为500nm处的折射率为1.33，此时高折射率层和低折射率层在波长为500nm处的折射率差值即为1.25。
示例性地，第一高折射率层31和第二高折射率层41的材料可以均为TiO2，其在波长为500nm处的折射率为2.5；第一低折射率层32的材料可以为SiO2，其在波长为500nm处的折射率为1.46；第二低折射率层42的材料可以为MgF2，其在波长为500nm处的折射率为1.38。这样，第一高折射率层31的折射率等于第二高折射率层41的折射率，第一低折射率层32的折射率大于第二低折射率层42的折射率。第一高折射率层31和第一低折射率层32在波长为500nm处的折射率差值为1.04，第二高折射率层41和第二低折射率层42在波长为500nm处的折射率差值为1.12，第二高折射率层41和第二低折射率层42的折射率差值大于第一高折射率层31和第一低折射率层32的折射率差值，因此第二分布式布拉格反射层30反射率更高，可以增大对光线的反射率，提高LED芯片的发光效率。
可选地，第一分布式布拉格反射层30靠近衬底10的一侧为第一低折射率层32，第一分布式布拉格反射层30远离衬底10的一侧为第一高折射率层31。
将第一分布式布拉格反射层30靠近衬底10的一侧设置为第一低折射率层32，也就是说，第一分布式布拉格反射层30与衬底10的界面即为第一低折射率层32与衬底10的界面。第一低折射率层32的折射率与衬底10的折射率之间的对比较大，且第一低折射率层32的折射率小于衬底10的折射率。这样有利于光线从衬底10射向第一低折射率层32时产生全反射，有利于提高对光线的反射率。全反射是指当光线从较高折射率的膜层进入较低折射率的膜层时，所有的入射光线都被反射而不会进入低折射率的膜层产生折射光线。发生全反射时，反射率等于1。
可选地，第二分布式布拉格反射层40靠近衬底10的一侧为第二低折射率层42，第二分布式布拉格反射层40远离衬底10的一侧为第二高折射率层41。
将第二分布式布拉格反射层40靠近衬底10的一侧设置为第二低折射率层42，也就是说，第二分布式布拉格反射层40与衬底10的界面即为第二低折射率层42与衬底10的界面。第二低折射率层42的折射率与衬底10的折射率之间的对比较大，第二低折射率层42的折射率小于衬底10的折射率。这样有利于光线从衬底10射向第二低折射率层42时产生全反射，有利于提高对光线的反射率。
在一些示例中，衬底10为蓝宝石衬底，其在波长为500nm处的折射率为1.76，第一低折射率层32为SiO2，其在波长为500nm处的折射率为1.46，第二低折射率层为MgF2，其在波长为500nm处的折射率为1.38。光线从衬底10入射至第一低折射率层32时，临界角约为56°，而光线从衬底10入射至第二低折射率层42时，临界角约为51.6°。临界角是指使得全反射发生的最小的入射角，当光线的入射角度大于临界角，就会发生全反射。因此，光线从衬底10入射至第二低折射率层42时的临界角小于光线从衬底10入射至第一低折射率层32时的临界角，也即是第二分布式布拉格反射层40可以使更多的入射角小的入射光线发生全反射，增大入射角小的入射光线的反射率，从而减少DBR层对光的吸收，提高LED芯片的发光效率。
图5是本公开实施例提供的一种LED芯片的制作方法流程图。如图5所示，该制作方法包括：
步骤S101：在衬底的正面形成发光结构。
步骤S102：在衬底的背面形成第一分布式布拉格反射层和第二分布式布拉格反射层。
其中，第一分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第一高折射率层和多个第一低折射率层，第一分布式布拉格反射层中具有阵列布置的凹槽，凹槽的深度等于第一分布式布拉格反射层的厚度，第二分布式布拉格反射层位于凹槽中且与第一分布式布拉格反射层平齐，第二分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第二高折射率层和多个第二低折射率层。
本公开实施例中，衬底的背面具有第一分布式布拉格反射层，第一分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第一高折射率层和第一低折射率层，第一分布式布拉格反射层具有阵列布置的凹槽，凹槽的深度等于第一分布式布拉格反射层的厚度，第二分布式布拉格反射层填充在凹槽中且与第一分布式布拉格反射层平齐，第二分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第二高折射率层和多个第二低折射率层，由于DBR层被分为两个部分，两部分的DBR层的面积较小，可以减弱DBR层中的应力，提高DBR层的粘附力，减小DBR层断裂脱落的几率，从而提高LED芯片的质量。
图6是本公开实施例提供的另一种LED芯片的制作方法流程图。如图6所示，该制作方法包括：
步骤S201：提供一衬底。
可选地，该衬底可以为蓝宝石衬底。
在步骤S201中，可以对蓝宝石衬底进行预处理，将蓝宝石衬底置于金属有机化合物化学气相沉积(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)反应腔中，对蓝宝石衬底进行烘烤处理12分钟至18分钟。
步骤S202：在衬底的正面形成发光结构。
可选地，该发光结构包括N型层，多量子阱层，P型层。
可选地，步骤S202可以包括如下步骤：
第一步，在衬底的正面形成N型层。
示例性地，N型层可以是N型GaN层。N型层的生长温度可以为1000℃至1200℃，生长压力可以为50Torr至200Torr。
在一些示例中，在形成N型层之前，还可以先在衬底上形成u型GaN层。此外，还可以在形成u型GaN层之前，先在衬底10上形成缓冲层，例如，缓冲层可以是AlN缓冲层。
第二步，在N型层上形成多量子阱层。
示例性地，多量子阱层可以包括多个周期交替生长的InGaN阱层和GaN垒层。量子阱层和量子垒层交替层叠的周期数可以为3至8。作为一种示例，本公开实施例中，量子阱层和量子垒层的交替层叠的周期数为5。量子阱层的生长温度可以为760℃至780℃，生长压力可以为200Torr；量子垒层的生长温度可以为860℃至890℃，生长压力可以为200Torr。
第三步，在多量子阱层上形成P型层。
示例性地，P型层可以是P型GaN层。P型层的生长温度可以为850℃至1050℃，生长压力可以为100Torr至600Torr。
步骤S203：在衬底的背面蒸镀第一分布式布拉格反射层。
第一分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第一高折射率层和多个第一低折射率层。
可选地，可以将衬底放入电子束蒸发炉中，蒸镀第一分布式布拉格反射层。
可选地，第一高折射率层的材料和第一低折射率层的材料、第一高折射率层的厚度和第一低折射率层的厚度以及第一高折射率层和第一低折射率层交替层叠的对数参见图2相关实施例，在此省略详细描述。
可选地，在步骤S203中，需要先蒸镀第一低折射率层，使第一分布式布拉格反射层靠近衬底的一侧为第一低折射率层，并且还要确保最后蒸镀的一层为第一高折射率层，使第一分布式布拉格反射层远离衬底的一侧为第一高折射率层。
步骤S204：在芯片正面涂布保护剂。
可选地，保护剂可以是厚度较大，且易于去除的固化保护剂。保护剂用于保护芯片正面不会被做光刻图形时的黄光损伤。例如，保护剂可以是光刻胶。
步骤S205：在第一分布式布拉格反射层上做出光刻图形。
可选地，可以在第一分布式布拉格反射层上涂覆光刻胶，对光刻胶进行曝光、显影等工艺形成图形化的光刻胶掩膜层，此处光刻胶去除区域的图形可以是圆形阵列、四边形阵列或者六边形阵列。
步骤S206：刻蚀第一分布式布拉格反射层，形成阵列布置的凹槽。
通过电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma，ICP)刻蚀等方法对第一分布式布拉格反射层进行刻蚀，在第一分布式布拉格反射层中形成阵列布置的凹槽，凹槽的深度等于第一分布式布拉格反射层的厚度。
可选地，凹槽为圆柱形凹槽、四棱柱形凹槽或六棱柱形凹槽。
示例性地，凹槽可以是阵列布置的圆柱形凹槽，相邻的凹槽的中心之间的距离相等。
步骤S207：蒸镀第二分布式布拉格反射层。
第二分布式布拉格反射层位于凹槽中且与第一分布式布拉格反射层平齐。第二分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第二高折射率层和多个第二低折射率层。
可选地，可以将衬底放入电子束蒸发炉中，蒸镀第二分布式布拉格反射层，然后去除光刻胶，以完成LED芯片的制作。
可选地，第二分布式布拉格反射层的总面积为第一分布式布拉格反射层与第二分布式布拉格反射层的面积之和的20％至80％。
可选地，第二高折射率层的材料和第二低折射率层的材料、第二高折射率层的厚度和第二低折射率层的厚度、第二高折射率层和第二低折射率层交替层叠的对数以及第二分布式布拉格反射层的总面积占DBR层总面积的比例参见图2相关实施例，在此省略详细描述。各个折射率层的折射率大小关系、折射率差值的取值范围以及折射率差值的大小关系参见图2相关实施例，在此省略详细描述。
可选地，在步骤S207中，需要先蒸镀第二低折射率层，使第二分布式布拉格反射层靠近衬底的一侧为第二低折射率层，并且还要确保最后蒸镀的一层为第二高折射率层，使第二分布式布拉格反射层远离衬底的一侧为第二高折射率层。
在另一些实施例中，可以改变第一分布式布拉格反射层和第二分布式布拉格反射层蒸镀的先后顺序，上述步骤S203至S207也可以是先在衬底的背面蒸镀第二分布式布拉格反射层；在芯片正面涂布保护剂；在第二分布式布拉格反射层上做出光刻图形，此处光刻胶留存区域的图形可以是圆形阵列、四边形阵列或者六边形阵列；刻蚀第二分布式布拉格反射层，形成阵列布置的柱状凸起；然后蒸镀第一分布式布拉格反射层。其中第二分布式布拉格反射层与第一分布式布拉格反射层平齐，第二分布式布拉格反射层为阵列布置的柱状凸起，柱状凸起与上述步骤S205至S206中凹槽的形状相同，也即等同于第一分布式布拉格反射层具有阵列布置的凹槽，凹槽的深度等于第一分布式布拉格反射层的厚度，第二分布式布拉格反射层位于凹槽中且与第一分布式布拉格反射层平齐。
图7是本公开实施例提供的又一种LED芯片的制作方法流程图。如图7所示，该制作方法包括：
步骤S301：提供一衬底。
步骤S302：在衬底的正面形成发光结构。
步骤S301至S302可以与图6相关实施例中的步骤S201至S202相同，在此省略详细描述。
步骤S303：在芯片正面涂布保护剂。
可选地，保护剂可以是厚度较大，且易于去除的固化保护剂。保护剂用于保护芯片正面不会被做光刻图形时的黄光损伤。例如，保护剂可以是光刻胶。
步骤S304：在衬底的背面做出光刻图形。
可选地，可以在衬底的背面涂覆光刻胶，对光刻胶进行曝光、显影等工艺形成图形化的光刻胶掩膜层，此处光刻胶留存区域的图形可以是圆形阵列、四边形阵列或者六边形阵列。
步骤S305：在衬底的背面蒸镀第一分布式布拉格反射层。
第一分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第一高折射率层和多个第一低折射率层，第一分布式布拉格反射层具有阵列布置的凹槽，凹槽的深度等于第一分布式布拉格反射层的厚度。
可选地，可以将衬底放入电子束蒸发炉中，蒸镀第一分布式布拉格反射层。
可选地，第一高折射率层的材料和第一低折射率层的材料、第一高折射率层的厚度和第一低折射率层的厚度以及第一高折射率层和第一低折射率层交替层叠的对数参见图2相关实施例，在此省略详细描述。
可选地，在步骤S305中，需要先蒸镀第一低折射率层，使第一分布式布拉格反射层靠近衬底的一侧为第一低折射率层，并且还要确保最后蒸镀的一层为第一高折射率层，使第一分布式布拉格反射层远离衬底的一侧为第一高折射率层。
在完成步骤S305后，需要去除光刻胶。
步骤S306：在第一分布式布拉格反射层上做出光刻图形。
可选地，可以在第一分布式布拉格反射层上涂覆光刻胶，对光刻胶进行曝光、显影等工艺形成图形化的光刻胶掩膜层，此处光刻胶去除区域和第一分布式布拉格反射层中阵列布置的凹槽图形重合。
步骤S307：蒸镀第二分布式布拉格反射层。
第二分布式布拉格反射层位于凹槽中且与第一分布式布拉格反射层平齐。第二分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第二高折射率层和多个第二低折射率层。
可选地，可以将衬底放入电子束蒸发炉中，蒸镀第二分布式布拉格反射层，然后去除光刻胶，以完成LED芯片的制作。
可选地，第二高折射率层的材料和第二低折射率层的材料、第二高折射率层的厚度和第二低折射率层的厚度、第二高折射率层和第二低折射率层交替层叠的对数以及第二分布式布拉格反射层的总面积占DBR层总面积的比例参见图2相关实施例，在此省略详细描述。各个折射率层的折射率大小关系、折射率差值的取值范围以及折射率差值的大小关系参见图2相关实施例，在此省略详细描述。
可选地，在步骤S307中，需要先蒸镀第二低折射率层，使第二分布式布拉格反射层靠近衬底的一侧为第二低折射率层，并且还要确保最后蒸镀的一层为第二高折射率层，使第二分布式布拉格反射层远离衬底的一侧为第二高折射率层。
本实施例与图6相关实施例的区别在于，本实施例中先做出光刻图形再蒸镀第一分布式布拉格反射层，无需对多余部分的第一分布式布拉格反射层进行刻蚀，即可直接形成具有阵列布置的凹槽的图形化的第一分布式布拉格反射层。
在另一些实施例中，可以改变第一分布式布拉格反射层和第二分布式布拉格反射层蒸镀的先后顺序，上述步骤S304至S307也可以是先在衬底的背面做出光刻图形，此处光刻胶去除区域的图形可以是圆形阵列、四边形阵列或者六边形阵列；在衬底的背面蒸镀第二分布式布拉格反射层，形成阵列布置的柱状凸起；在第二分布式布拉格反射层上做出光刻图形，此处光刻胶留存区域和第二分布式布拉格反射层的图形重合；然后蒸镀第一分布式布拉格反射层。其中第二分布式布拉格反射层与第一分布式布拉格反射层平齐，第二分布式布拉格反射层为阵列布置的柱状凸起，柱状凸起与上述步骤S304至S305中的凹槽的形状相同，也即等同于第一分布式布拉格反射层具有阵列布置的凹槽，凹槽的深度等于第一分布式布拉格反射层的厚度，第二分布式布拉格反射层位于凹槽中且与第一分布式布拉格反射层平齐。
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)

1.一种发光二极管芯片，其特征在于，包括衬底、发光结构、第一分布式布拉格反射层和第二分布式布拉格反射层，
所述衬底具有相对的正面和背面，所述发光结构位于所述衬底的正面，
所述第一分布式布拉格反射层位于所述衬底的背面，所述第一分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第一高折射率层和多个第一低折射率层，所述第一分布式布拉格反射层中具有阵列布置的凹槽，所述凹槽的深度等于所述第一分布式布拉格反射层的厚度；
所述第二分布式布拉格反射层位于所述凹槽中且与所述第一分布式布拉格反射层平齐，所述第二分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第二高折射率层和多个第二低折射率层。
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一分布式布拉格反射层与所述衬底之间的粘附力大于所述第二分布式布拉格反射层与所述衬底之间的粘附力。
3.根据权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第二分布式布拉格反射层的总面积为所述第一分布式布拉格反射层与所述第二分布式布拉格反射层的面积之和的20％至80％。
4.根据权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第二高折射率层与所述第二低折射率层的折射率差值大于所述第一高折射率层与所述第一低折射率层的折射率差值。
5.根据权利要求4所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一高折射率层与所述第一低折射率层在波长为500nm处的折射率差值为0.49至1.25，所述第二高折射率层与所述第二低折射率层在波长为500nm处的折射率差值为0.49至1.25。
6.根据权利要求1至5任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一高折射率层的材料包括TiO2、ZnS、ZnSe、Ta2O5、HfO2、ZrO2中的至少一种，所述第二高折射率层的材料包括TiO2、ZnS、ZnSe、Ta2O5、HfO2、ZrO2中的至少一种。
7.根据权利要求1至5任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一低折射率层的材料包括SiO2、MgF2、AlF3、Na3AlF6、BaF2中的至少一种，所述第二低折射率层的材料包括SiO2、MgF2、AlF3、Na3AlF6、BaF2中的至少一种。
8.根据权利要求1至5任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一分布式布拉格反射层靠近所述衬底的一侧为所述第一低折射率层，所述第一分布式布拉格反射层远离所述衬底的一侧为所述第一高折射率层；所述第二分布式布拉格反射层靠近所述衬底的一侧为所述第二低折射率层，所述第二分布式布拉格反射层远离所述衬底的一侧为所述第二高折射率层。
9.根据权利要求1至5任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述凹槽为圆柱形凹槽、四棱柱形凹槽或六棱柱形凹槽。
10.一种发光二极管芯片的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底的正面形成发光结构；
在所述衬底的背面形成第一分布式布拉格反射层和第二分布式布拉格反射层，所述第一分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第一高折射率层和多个第一低折射率层，所述第一分布式布拉格反射层中具有阵列布置的凹槽，所述凹槽的深度等于所述第一分布式布拉格反射层的厚度，所述第二分布式布拉格反射层位于所述凹槽中且与所述第一分布式布拉格反射层平齐，所述第二分布式布拉格反射层包括交替层叠的多个第二高折射率层和多个第二低折射率层。
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