CN117913195B - 一种反极性红光led芯片及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LED技术领域，具体涉及一种反极性红光LED芯片及其制作方法。该芯片包括键合设置于Si衬底上的介质膜层和反极性红光外延片；所述反极性红光外延片包括从下至上依次设置的GaP窗口层、P型半导体层、发光层和N型半导体层；所述N型半导体层包括从下至上依次设置的N型限制层、N型电流扩展层和N型粗化层；所述反极性红光外延片四周侧壁从上至下依次设置有第一台阶状蚀刻道和第二台阶状蚀刻道；所述第一台阶状蚀刻道和所述第二台阶状蚀刻道的表面均覆盖设置有DBR钝化层。本发明的提供的LED芯片，芯粒四周发光弱，热量少，减少碗杯内壁涂层变异及反光效果劣化，可保证封装体性能稳定。

Description

一种反极性红光LED芯片及其制作方法

技术领域

本发明涉及LED技术领域，具体涉及一种反极性红光LED芯片及其制作方法。

背景技术

反极性红光LED芯片的材料、制程与传统红光LED芯片不同，反极性的红光LED芯片要比传统极性的芯片发光效率高，在照明和户外显示屏领域被大量应用。随着应用范围场景的不断扩大，应用端也出现了各式各样的封装形式，不同封装形式，LED芯片应用效果也是多种多样，为了满足日益增长的消费需求以及满足客户对于低成本的需求，对芯片也提出了要求。

封装端对于芯片开展可靠性验证是必不可少的环节，如高温大电流老化。封装体一般为尺寸匹配的碗杯状结构，碗杯内壁具有反光效果的涂层。传统的反极性红光LED芯片一般是通体发光芯片，发光的同时也伴随着热量的产生，而LED芯片四周与碗杯内壁临近，当LED通电发光时，产生的光和热会造成碗杯内壁涂层变异，影响反光效果，从而影响整个封装体的性能。基于此，设计一种能够降低四周发光发热的LED芯片，成为亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反极性红光LED芯片及其制作方法，以解决现有技术中的反极性红光LED芯片存在的通体发光，导致封装体碗杯状内壁涂层变异和反光效果劣化的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供的技术方案是：

本发明的第一个方面是提供一种反极性红光LED芯片，包括键合设置于Si衬底上的介质膜层和反极性红光外延片；

所述反极性红光外延片包括从下至上依次设置的GaP窗口层、P型半导体层、发光层和N型半导体层；所述N型半导体层包括从下至上依次设置的N型限制层、N型电流扩展层和N型粗化层；

所述反极性红光外延片四周侧壁从上至下依次设置有第一台阶状蚀刻道和第二台阶状蚀刻道；

所述第一台阶状蚀刻道的台阶面在垂直方向上的高度位于N型限制层的上表面至发光层的上表面之间；所述第二台阶状蚀刻道的台阶面在垂直方向上的高度位于GaP窗口层的上表面至GaP窗口层的下表面之间；所述第一台阶状蚀刻道和所述第二台阶状蚀刻道的表面均覆盖设置有DBR钝化层。

进一步地，所述DBR钝化层包括由内向外依次交替设置的SiN层和TiO₂层，所述DBR钝化层的总层数为5～9。

进一步地，所述DBR钝化层的总层数为7层，单层SiN层的厚度为100nm，折射率为1.9；单层TiO₂层的厚度为50nm，折射率为2.3。

进一步地，所述第一台阶状蚀刻道立面的上沿与所述N型粗化层的上表面齐平，所述第一台阶状蚀刻道的台阶面与所述第二台阶状蚀刻道的立面相邻接。

进一步地，所述GaP窗口层包括GaP基层和高掺杂GaP表层，所述GaP基层的上表面紧邻所述P型半导体层设置，所述高掺杂GaP表层下表面紧邻所述介质膜层设置；

所述GaP窗口层从高掺杂GaP表层一侧的四周边缘蚀刻形成GaP蚀刻道，所述GaP蚀刻道的蚀刻深度大于所述高掺杂GaP表层的厚度；所述GaP蚀刻道具有粗糙的GaP蚀刻面。

进一步地，所述GaP蚀刻面呈环状，所述GaP蚀刻面的外沿与所述GaP基层的外沿重合；

所述GaP蚀刻面的宽度为所述第一台阶状蚀刻道和所述第二台阶状蚀刻道宽度之和的1倍～1.5倍。

进一步地，所述GaP窗口层的厚度为1.5μm～2μm，其中高掺杂GaP表层厚度为0.5μm，所述GaP蚀刻道的蚀刻深度为0.5μm～1μm。

进一步地，所述Si衬底上从下至上依次设置有金属薄膜键合层、镜面键合层、介质膜层和反极性红光外延片；

所述介质膜层上设置有若干个导电孔，所述导电孔内填充有导电介质，所述导电介质的两端分别与所述GaP窗口层和所述镜面键合层连接；

所述镜面键合层的制备材料为Au/AuZn/Au。

进一步地，所述芯片还包括N面电极和P面电极，所述P面电极设置于所述Si衬底的下表面，所述N面电极部分覆盖设置于所述N型半导体层的上表面。

本发明的另一个方面是提供上述反极性红光LED芯片的制作方法，所述制作方法包括：

S1、在GaAs衬底上，利用MOCVD依次生长N型半导体层、发光层、P型半导体层和GaP窗口层；

S2、在外延片上，利用光刻蚀刻技术，制作四周图案化的GaP蚀刻道图形，将裸露的高掺杂GaP材料刻蚀掉得到GaP蚀刻道，并对GaP蚀刻面进行粗糙化；

S3、利用PECVD在GaP窗口层表面沉积二氧化硅制备介质膜层；

S4、利用光刻蚀刻技术，在介质膜层上蚀刻出若干个导电孔；

S5、利用电子束蒸镀方式，在介质膜层上蒸镀镜面键合层；

S6、在Si衬底上，利用电子束蒸镀方式，制备金属薄膜键合层；

S7、将镜面键合层和金属薄膜键合层对齐，通过高温高压的金属键合方式键合在一起；

S8、将键合后的片源放入到氨水和双氧水的混合溶液内，通过化学腐蚀去除GaAs衬底，露出N型半导体层；

S9、通过负胶光刻并配合剥离工艺（也可称为lift-off）完成N面电极制作；

S10、通过正胶套刻制作第一台阶状蚀刻道蚀刻图形，利用干法蚀刻方式对N型半导体层上的N型粗化层和N型电流扩展层进行蚀刻，形成第一台阶状蚀刻道；

S11、进一步采用正胶套刻制作第二台阶状蚀刻道图形，利用干法蚀刻方式进行蚀刻，形成第二台阶状蚀刻道；

S12、采用正胶套刻制作N型粗化层保护图形，通过湿法腐蚀的方式，进行表面粗糙化得到粗化表面；

S13、利用负胶套刻制作DBR钝化层图形，通过光学蒸镀机进行DBR钝化层蒸镀，并配合lift-off完成DBR钝化层制作；

S14、通过机械减薄Si衬底、P面电极制作，切割完成LED芯片制作。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

1. 在本申请提供的反极性红光LED芯片中，优化改进了芯片四周侧壁结构，在芯片四周侧壁设置了第一台阶状蚀刻道和第二台阶状蚀刻道，以及DBR钝化层；第一台阶状蚀刻道可有效减弱N面电极注入的电流向芯片四周边缘进行扩散，从而有效减少芯片四周边缘的发光和发热。第二台阶状蚀刻道可以起到四周侧壁的GaP窗口层进行减薄的作用，从而减少GaP材料的吸光，同时能够便于芯片的切割制作。该DBR钝化层能够对射向侧壁的光进行反射，有效减少芯片四周发光亮度，增加正面出光。通过上述结构设计，使芯粒四周发光弱，热量少，可减少封装体碗杯内壁涂层变异及反光效果劣化，从而保证封装体性能稳定。

2. 本申请通过在GaP窗口层制作四周图案化的GaP蚀刻道图形，并对其进行表面粗化，该结构可减弱从P面电极注入的电流向芯片四周边缘的扩展效果，粗糙表面为相应位置的介质膜层和镜面键合层提供粗糙的制作表面，由此能够降低出射光在此处的反射效果，使得芯片四周边缘亮度偏低。

3. 本申请的技术方案改进了镜面金属层的材料和工艺，可以使导电孔中欧姆接触金属、镜面金属层及键合金属通过一次蒸镀完成，从而简化了制作工序。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请一些实施例所示反极性红光LED芯片结构示意图；

图2为本申请一些实施例所示反极性红光LED芯片外延结构示意图；

图3为本申请一些实施例所示反极性红光LED芯片外延结构形成GaP蚀刻道的结构示意图；

图4为本申请一些实施例所示反极性红光LED芯片外延结构形成GaP蚀刻道的另一视角结构示意图；

图5为本申请一些实施例所示反极性红光LED芯片外延结构形成介质膜层和导电孔的结构示意图；

图6为本申请一些实施例所示反极性红光LED芯片外延结构形成介质膜层和导电孔的另一视角结构示意图；

图7为本申请一些实施例所示反极性红光LED芯片外延结构与Si衬底键合后的结构示意图；

图8为本申请一些实施例所示反极性红光LED芯片外延结构形成第一台阶状蚀刻道和第二台阶状蚀刻道的结构示意图；

图9为本申请一些实施例所示反极性红光LED芯片外延结构形成第一台阶状蚀刻道和第二台阶状蚀刻道的另一视角结构示意图；

附图说明：1、GaAs衬底；2、N型半导体层；21、N型粗化层；22、N型电流扩展层；23、N型限制层；3、发光层；4、P型半导体层；5、GaP窗口层；51、GaP基层；52、高掺杂GaP表层；53、GaP蚀刻道；531、GaP蚀刻面；6、介质膜层；61、导电孔；7、镜面键合层；8、金属薄膜键合层；9、Si衬底；10、N面电极；11、DBR钝化层；12、P面电极；13、第一台阶状蚀刻道；14、第二台阶状蚀刻道。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以下结合具体实施例对本申请进行进一步详细说明：

实施例1

本实施例提供的反极性红光LED芯片，图1为本申请一些实施例所示反极性红光LED芯片结构示意图；具体来说，本申请提供的结构如下，请参照图1，一种反极性红光LED芯片，包括键合设置于Si衬底9上的介质膜层6和反极性红光外延片；反极性红光外延片包括从下至上依次设置的GaP窗口层5、P型半导体层4、发光层3和N型半导体层2；N型半导体层2包括从下至上依次设置的N型限制层23、N型电流扩展层22和N型粗化层21；反极性红光外延片四周侧壁从上至下依次设置有第一台阶状蚀刻道13和第二台阶状蚀刻道14；第一台阶状蚀刻道13的台阶面在垂直方向上的高度位于N型限制层23的上表面至发光层3的上表面之间；第二台阶状蚀刻道14的台阶面在垂直方向上的高度位于GaP窗口层5的上表面至GaP窗口层5的下表面之间；第一台阶状蚀刻道13和第二台阶状蚀刻道14的表面均覆盖设置有DBR钝化层11。

在本申请提供的反极性红光LED芯片中，优化改进了芯片四周侧壁结构，在芯片四周侧壁设置了第一台阶状蚀刻道13和第二台阶状蚀刻道14，以及DBR钝化层11；其中，第一台阶状蚀刻道13的台阶面在垂直方向上的高度位于N型限制层23的上表面至发光层3的上表面之间，该结构可有效减弱N面电极10注入的电流向芯片四周边缘进行扩散，从而有效减少芯片四周边缘的发光和发热。第二台阶状蚀刻道14台阶面在垂直方向上的高度位于GaP窗口层5的上表面至GaP窗口层5的下表面之间，该结构可以起到四周侧壁的GaP窗口层5进行减薄，从而减少GaP材料的吸光，同时能够便于芯片的切割制作。该DBR钝化层11能够对射向侧壁的光进行反射，有效减少芯片四周发光亮度，增加正面出光。

根据一些优选的实施方案，上述DBR钝化层11包括由内向外依次交替设置的SiN层和TiO₂层，DBR钝化层11的总层数为5～9。

作为示例性地，上述DBR钝化层11的总层数为7层，单层SiN层的厚度为100nm，折射率为1.9；单层TiO₂层的厚度为50nm，折射率为2.3，即DBR钝化层11的材料是SiN/TiO₂/SiN/TiO₂/SiN/TiO₂/SiN。

根据一些优选的实施方案，请结合图8和图9，图8为反极性红光LED芯片外延结构形成第一台阶状蚀刻道13和第二台阶状蚀刻道14的结构示意图；图9为反极性红光LED芯片外延结构形成第一台阶状蚀刻道13和第二台阶状蚀刻道14的另一视角结构示意图；第一台阶状蚀刻道13立面的上沿与N型粗化层21的上表面齐平，第一台阶状蚀刻道13的台阶面与第二台阶状蚀刻道14的立面相邻接。

第一台阶状蚀刻道13和第二台阶状蚀刻道14的宽度不宜过大，过大会影响到整体发光亮度，作为优选的技术方案，第一台阶状蚀刻道13的蚀刻宽度4μm～6μm；第二台阶状蚀刻道14的蚀刻宽度30μm～40μm。

上述第一台阶状蚀刻道13和上述第二台阶状蚀刻道14的台阶面的形状为围绕LED芯片四周的环状，其具体形状与LED芯片的形状相适应，例如圆环状、方环状等；根据本申请优选的实施方案，上述第一台阶状蚀刻道13和第二台阶状蚀刻道14的台阶面的形状为方环状。

根据一些优选的实施方案，请结合图2和图3，其中图2为反极性红光LED芯片外延结构示意图；图3为反极性红光LED芯片外延结构形成GaP蚀刻道53的结构示意图；具体来说，GaP窗口层5包括GaP基层51和高掺杂GaP表层52，GaP基层51的上表面紧邻P型半导体层4设置，高掺杂GaP表层52下表面紧邻介质膜层6设置；GaP窗口层5从高掺杂GaP表层52一侧的四周边缘蚀刻形成GaP蚀刻道53，GaP蚀刻道53的蚀刻深度大于高掺杂GaP表层52的厚度，GaP蚀刻道53具有粗糙的GaP蚀刻面531。

通过在GaP窗口层5制作四周图案化的GaP蚀刻道53图形，并对其进行表面粗化形成粗糙的GaP蚀刻面531，减弱从P面电极12注入的电流向芯片四周边缘的扩展效果，粗糙的GaP蚀刻面531为相应位置的介质膜层6和镜面键合层7提供粗糙的制作表面，由此能够降低发光层3发出的光在此处的反射效果，从而使得芯片四周边缘亮度偏低。

根据一些优选的实施方案，请结合图4，图4为反极性红光LED芯片外延结构形成GaP蚀刻道53的另一视角结构示意图；所述GaP蚀刻面531呈环状，所述GaP蚀刻面531的外沿与所述GaP基层51的外沿重合；此处环状包括但不限于圆环状、方环状以及椭圆环，在本申请的方案中，GaP蚀刻面531的形状为方环状。

根据本申请优选的技术方案，所述GaP蚀刻面531的宽度为第一台阶状蚀刻道13和第二台阶状蚀刻道14宽度之和的1倍～1.5倍，这样能够减少LED芯片中发光层3靠近DBR钝化层11一侧向下射出的光被反射到芯片四周。

根据一些优选的实施方案，GaP窗口层5的厚度为1.5μm～2μm，其中高掺杂GaP表层52厚度为0.5μm，GaP蚀刻道53的蚀刻深度为0.5μm～1μm。

根据一些优选的实施方案，Si衬底9上从下至上依次设置有金属薄膜键合层8、镜面键合层7、介质膜层6和反极性红光外延片；介质膜层6上设置有若干个导电孔61，导电孔61内填充有导电介质，导电介质的两端分别与GaP窗口层5和镜面键合层7连接；镜面键合层7的制备材料为Au/AuZn/Au。

上述优选实施方案中，上述镜面键合层7能够将发光层3射出的光反射到出光面，镜面键合层7能够与介质膜层6，形成全方位反射镜。

上述若干个导电孔61在所述介质膜层6上分布的外围不超过GaP蚀刻面531内沿。

根据一些优选的实施方案，上述芯片还包括N面电极10和P面电极12，其中N面电极10为出光面，P面电极12设置于Si衬底9的下表面，N面电极10部分覆盖设置于所述N型半导体层2的上表面。

由以上可知，本申请实施例提供的反极性红光LED芯片，具有以下优点：

1. 在本申请提供的反极性红光LED芯片中，优化改进了芯片四周侧壁结构，在芯片四周侧壁设置了第一台阶状蚀刻道和第二台阶状蚀刻道，以及DBR钝化层；第一台阶状蚀刻道可有效减弱N面电极注入的电流向芯片四周边缘进行扩散，从而有效减少芯片四周边缘的发光和发热。第二台阶状蚀刻道可以起到四周侧壁的GaP窗口层进行减薄的作用，从而减少GaP材料的吸光，同时能够便于芯片的切割制作。该DBR钝化层能够对射向侧壁的光进行反射，有效减少芯片四周发光亮度，增加正面出光。通过上述结构设计，使芯粒四周发光弱，热量少，可减少封装体碗杯内壁涂层变异及反光效果劣化，从而保证封装体性能稳定。

2. 本申请通过在GaP窗口层制作四周图案化的GaP蚀刻道图形，并对其进行表面粗化，该结构可减弱从P面电极注入的电流向芯片四周边缘的扩展效果，粗糙表面为相应位置的介质膜层和镜面键合层提供粗糙的制作表面，由此能够降低出射光在此处反射效果，从而使得芯片四周边缘亮度偏低。

实施例2

请结合图1～图9，本实施例提供了反极性红光LED芯片的制作方法，制作方法包括：

步骤一、请结合图2，图2所示为反极性红光LED芯片外延结构示意图；提供一GaAs衬底1作为反极性红光外延结构生长衬底；在MOCVD机台设置好程序，在GaAs衬底1上，利用MOCVD依次生长N型半导体层2、发光层3、P型半导体层4和GaP窗口层5；

其中，GaP窗口层5采用的是厚度1.5μm～2.0μm的 GaP材料，其中表层高掺杂厚度为0.5μm；N型半导体层2包括N型粗化层21、N型电流扩展层22、N型限制层23；

步骤二、请结合图3和图4，图3所示反极性红光LED芯片外延结构形成GaP蚀刻道53的结构示意图，图4所示为反极性红光LED芯片外延结构形成GaP蚀刻道53的另一视角结构示意图；利用酸碱溶液清洗外延片，在外延片表面，采用正胶掩膜光刻制作四周图案化的GaP蚀刻道53图形，利用ICP蚀刻掉裸露出来的高掺层GaP材料，蚀刻深度0.5μm～1μm，并配合GaP粗化液进行表面粗糙化，使得蚀刻面表面粗糙，最后用光阻去除液去除表面的光刻胶；

步骤三、请结合图5和图6，图5所示为反极性红光LED芯片外延结构形成介质膜层和导电孔的结构示意图，图6所示为反极性红光LED芯片外延结构形成介质膜层6和导电孔61的另一视角结构示意图；利用酸碱或有机溶液清洗外延表面，利用PECVD在GaP窗口层5表面沉积二氧化硅制备介质膜层6，介质膜层6的厚度为3000埃；利用正胶掩膜，制作出导电孔61图形；

以下步骤四～步骤六，请结合图7，图7所示为所示反极性红光LED芯片外延结构与Si衬底9键合后的结构示意图；

步骤四、通过含氟溶液腐蚀介质膜材料，利用电子束蒸镀冷镀方式，依次蒸镀Au/AuZn/Au金属材料制备镜面键合层7，镜面键合层7厚度为1.5μm；

步骤五、将准备好的Si衬底9，通过电子束蒸镀方式完成金属薄膜键合层8蒸镀，金属薄膜键合层8的材料为Au，金属薄膜键合层8厚度为1.5μm；

步骤六、将外延片镜面键合层7和金属薄膜键合层8贴在一起，放在专用键合治具中，放入键合机台，通过高温高压的方式，在高温350℃，低压力12000Kg下完成两者的键合；

以下步骤七～步骤十，请结合图8和图9，图8所示反极性红光LED芯片外延结构形成第一台阶状蚀刻道13和第二台阶状蚀刻道14的结构示意图，图9所示为反极性红光LED芯片外延结构形成第一台阶状蚀刻道13和第二台阶状蚀刻道14的另一视角结构示意图；

步骤七：将键合后的片源放入到氨水和双氧水的混合溶液内，通过化学腐蚀去除GaAs衬底1，露出N型半导体层2；

步骤八：通过负胶光刻并配合lift-off完成N面电极10制作并进行高温熔合；

步骤九：通过正胶套刻制作第一台阶状蚀刻道13蚀刻图形，利用干法蚀刻方式对N型半导体层2上的N型粗化层和N型电流扩展层22进行蚀刻，刻蚀至N型限制层23截止，形成第一台阶状蚀刻道13；

步骤十：进一步采用正胶套刻制作第二台阶状蚀刻道14图形，利用干法蚀刻方式进行蚀刻，刻蚀至GaP窗口层5余留2000埃，形成第二台阶状蚀刻道14；

以下步骤十一～步骤十三，请结合图1，图1所示为反极性红光LED芯结构示意图；

步骤十一：采用正胶套刻制作N型粗化层21保护图形，通过湿法腐蚀的方式，湿法腐蚀液为磷酸系溶液，进行表面粗糙化得到N型粗化层21；

步骤十二：将晶片进行有机清洗，利用负胶套刻制作DBR钝化层11图形，通过光学蒸镀机进行DBR钝化层11蒸镀，并配合lift-off完成DBR钝化层11；DBR钝化层11材料采用依次设置的SiN/TiO₂/SiN/TiO₂/SiN/TiO₂/SiN，合计七层，其中单层SiN厚度为100nm，折射率为1.9，单层TiO₂厚度为50nm，折射率为2.3；

步骤十三：通过机械减薄Si衬底9、P面电极12制作，切割完成LED芯片制作。

由以上可知，本申请实施例提供的反极性红光LED芯片的制作方法，具有以下优点：

1. 本申请的技术方案中改进了镜面金属层的材料和工艺，可以使得导电孔中欧姆接触金属、镜面金属层及键合金属一次蒸镀完成，制作工序简化。

2. 上述制作方法制作的LED芯片，芯粒四周发光弱，热量少，可减少封装体碗杯内壁涂层变异及反光效果劣化，从而保证封装体性能稳定。

由于本申请实施例提供的反极性红光LED芯片的制作方法得到的为上述实施例1中的反极性红光LED芯片，因而其同样具备上述实施例1中的反极性红光LED芯片的优点，在此不做赘述。

本实施例中未描述的内容可以参考本申请其余部分的相关描述。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本申请的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本申请请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1.一种反极性红光LED芯片，其特征在于，包括键合设置于Si衬底上的介质膜层和反极性红光外延片；

所述反极性红光外延片包括从下至上依次设置的GaP窗口层、P型半导体层、发光层和N型半导体层；所述N型半导体层包括从下至上依次设置的N型限制层、N型电流扩展层和N型粗化层；

所述反极性红光外延片四周侧壁从上至下依次设置有第一台阶状蚀刻道和第二台阶状蚀刻道；

所述第一台阶状蚀刻道的台阶面在垂直方向上的高度位于N型限制层的上表面至发光层的上表面之间；所述第二台阶状蚀刻道的台阶面在垂直方向上的高度位于GaP窗口层的上表面至GaP窗口层的下表面之间；所述第一台阶状蚀刻道和所述第二台阶状蚀刻道的表面均覆盖设置有DBR钝化层；

所述GaP窗口层包括GaP基层和高掺杂GaP表层，所述GaP基层的上表面紧邻所述P型半导体层设置，所述高掺杂GaP表层下表面紧邻所述介质膜层设置；

所述GaP窗口层从高掺杂GaP表层一侧的四周边缘蚀刻形成GaP蚀刻道，所述GaP蚀刻道的蚀刻深度大于所述高掺杂GaP表层的厚度；所述GaP蚀刻道具有粗糙的GaP蚀刻面；

所述GaP蚀刻面呈环状，所述GaP蚀刻面的外沿与所述GaP基层的外沿重合；

所述GaP蚀刻面的宽度为所述第一台阶状蚀刻道和所述第二台阶状蚀刻道宽度之和的1倍～1.5倍。

2.根据权利要求1所述一种反极性红光LED芯片，其特征在于，所述DBR钝化层包括由内向外依次交替设置的SiN层和TiO₂层，所述DBR钝化层的总层数为5～9。

3.根据权利要求1所述一种反极性红光LED芯片，其特征在于，所述DBR钝化层的总层数为7层，单层SiN层的厚度为100nm，折射率为1.9；单层TiO₂层的厚度为50nm，折射率为2.3。

4.根据权利要求1所述一种反极性红光LED芯片，其特征在于，所述第一台阶状蚀刻道立面的上沿与所述N型粗化层的上表面齐平，所述第一台阶状蚀刻道的台阶面与所述第二台阶状蚀刻道的立面相邻接。

5.根据权利要求1所述一种反极性红光LED芯片，其特征在于，所述GaP窗口层的厚度为1.5μm～2μm，其中高掺杂GaP表层厚度为0.5μm，所述GaP蚀刻道的蚀刻深度为0.5μm～1μm。

6.根据权利要求1所述一种反极性红光LED芯片，其特征在于，所述Si衬底上从下至上依次设置有金属薄膜键合层、镜面键合层、介质膜层和反极性红光外延片；

所述介质膜层上设置有若干个导电孔，所述导电孔内填充有导电介质，所述导电介质的两端分别与所述GaP窗口层和所述镜面键合层连接；

所述镜面键合层的制备材料为Au/AuZn/Au。

7.根据权利要求1所述一种反极性红光LED芯片，其特征在于，所述芯片还包括N面电极和P面电极，所述P面电极设置于所述Si衬底的下表面，所述N面电极部分覆盖设置于所述N型半导体层的上表面。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的反极性红光LED芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：

S1、在GaAs衬底上，利用MOCVD依次生长N型半导体层、发光层、P型半导体层和GaP窗口层；

S2、在外延片上，利用光刻蚀刻技术，制作四周图案化的GaP蚀刻道图形，将裸露的高掺杂GaP材料刻蚀掉得到GaP蚀刻道，并对GaP蚀刻面进行粗糙化；

S3、利用PECVD在GaP窗口层表面沉积二氧化硅制备介质膜层；

S4、利用光刻蚀刻技术，在介质膜层上蚀刻出若干个导电孔；

S5、利用电子束蒸镀方式，在介质膜层上蒸镀镜面键合层；

S6、在Si衬底上，利用电子束蒸镀方式，制备金属薄膜键合层；

S7、将镜面键合层和金属薄膜键合层对齐，通过高温高压的金属键合方式键合在一起；

S8、将键合后的片源放入到氨水和双氧水的混合溶液内，通过化学腐蚀去除GaAs衬底，露出N型半导体层；

S9、通过负胶光刻并配合剥离工艺完成N面电极制作；

S10、通过正胶套刻制作第一台阶状蚀刻道蚀刻图形，利用干法蚀刻方式对N型半导体层上的N型粗化层和N型电流扩展层进行蚀刻，形成第一台阶状蚀刻道；

S11、进一步采用正胶套刻制作第二台阶状蚀刻道图形，利用干法蚀刻方式进行蚀刻，形成第二台阶状蚀刻道；

S12、采用正胶套刻制作N型粗化层保护图形，通过湿法腐蚀的方式，进行表面粗糙化得到粗化表面；

S13、利用负胶套刻制作DBR钝化层图形，通过光学蒸镀机进行DBR钝化层蒸镀，并配合lift-off完成DBR钝化层制作；

S14、通过机械减薄Si衬底、P面电极制作，切割完成LED芯片制作。