CN209183566U - 一种提高正向光的led芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种提高正向光的LED芯片，涉及半导体发光器件机制备技术领域，包括：衬底、N型GaN层、MQW层、P型GaN层、上电极、下电极以及金属反射墙；其中，N型GaN层未被MQW层以及P型GaN层覆盖的第一表面区域与MQW层以及P型GaN层形成台阶结构；上电极位于P型GaN层上；金属反射墙位于N型GaN层的第一表面区域上，且包围MQW层与P型GaN层，以形成一墙体；下电极位于N型GaN层的第一表面区域上，且位于金属反射墙以及MQW层之间。通过切割道区域内设有金属反射墙，金属反射墙制备于台阶结构上，形成墙体包围MQW层与P型GaN层。保证了有源发光层MQW层向外辐射的光，经由金属反射墙的反射作用，增加了光的反射，从而提高正向出光。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体发光器件机制备技术领域，具体而言，涉及一种提高正向光的LED芯片。
背景技术
LED作为一种高效、绿色环保的新型固态照明光源，具有体积小、重量轻、寿命长、可靠性高及使用功耗低等优点，因而在照明领域得到了广泛的应用，同时LED在手机、显示屏等背光方面的应用也愈来愈热门。
现有的LED芯片在发光时一般离散型较大，从侧面的出光损失较大，对于一些正向光要求比较严苛的应用，光照强度略显不足。所以如何提高LED芯片的正向出光能力迫在眉睫。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提高正向光的LED芯片，能够有效提升LED芯片的正向出光能力。
第一方面，本实用新型提供了一种提高正向光的LED芯片，包括：衬底、N型GaN层、MQW层、P型GaN层、上电极、下电极以及金属反射墙；所述N型GaN层位于所述衬底上；所述MQW层位于所述N型GaN层上；所述P型GaN层位于所述MQW层上；其中，所述N型GaN层未被MQW层以及P型GaN层覆盖的第一表面区域与MQW层以及P型GaN层形成台阶结构；所述上电极位于所述P型GaN层上；所述金属反射墙位于所述N型GaN层的第一表面区域上，且包围所述MQW层与所述P型GaN层，以形成一墙体；所述下电极位于所述N型GaN层的第一表面区域上，且位于所述金属反射墙以及所述MQW层之间。
作为进一步改进，所述金属反射墙的高度与所述上电极、下电极的高度一致；所述金属反射墙的内侧面为斜坡面，所述斜坡面的上坡方向朝向所述金属反射墙的外侧面。
作为进一步改进，所述MQW层与P型GaN层叠加后的高度为12000-15000埃。
作为进一步改进，所述金属反射墙、所述上电极、所述下电极的材料相同，为以下金属组合之一：Cr/Al/Ti/Pt/Ti/Pt/Au、Ni/Al/Ti/Pt/Ti/Pt/Au。
作为进一步改进，还包括：ITO透明导电层，位于所述P型GaN层与所述上电极之间；所述ITO透明导电层的厚度为600-2300埃。
作为进一步改进，所述衬底为蓝宝石衬底。
第二方面，本实用新型提供了一种提高正向光的LED芯片的制备方法，包括：
S10，提供衬底，于所述衬底的表面依次生长N型GaN层、MQW层以及P型GaN层；
S20，对所述P型GaN层以及MQW层进行干法刻蚀，以裸露部分所述N型GaN层，从而形成台阶结构；
S30，在所述P型GaN层的表面以及裸露的N型GaN层上涂布一层负光阻层；
S40，在负光阻层上依次通过显影、曝光以及蒸镀，以同时形成上电极、下电极以及金属反射墙；其中，所述上电极形成于所述P型GaN层上，所述下电极以及金属反射墙形成于所述N型GaN层裸露的区域上，且所述金属反射墙相对靠近于切割道。
作为进一步改进，蒸镀所采用的金属为Cr/Al/Ti/Pt/Ti/Pt/Au或Ni/Al/Ti/Pt/Ti/Pt/Au。
作为进一步改进，S20与S30之间，还包括于所述P型GaN层表面沉积一层ITO透明导电层；所述ITO薄膜厚度为600-2300埃。
作为进一步改进，在步骤S20中，干法刻蚀的刻蚀深度为12000至15000埃。
通过采用上述技术方案，本实用新型可以取得以下技术效果：
本申请的提高正向光的LED芯片，通过切割道区域内设有金属反射墙，金属反射墙制备于台阶结构上，形成墙体包围MQW层与P型GaN层。保证了有源发光层MQW层向外辐射的光，经由金属反射墙的反射作用，增加了光的反射，从而提高正向出光。方案简单有效，且明显提升亮度。
进一步地，金属放射墙的高度与所包围的MQW层与P型GaN层的叠加高度一致，保证了MQW层向外辐射的光尽可能的射在金属放射墙上。且金属反射墙的内侧面为斜坡面，斜坡面的上坡方向朝向金属反射墙的外侧面。反射面设置为斜坡面，使得MQW层向外辐射的水平光照射在反射面上，也可朝正向反射出光。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本实用新型实施例的提高正向光的LED芯片的结构示意图；
图2是图1中的俯视图；
图3是图1中MQW层3向外辐射的光与金属反射墙的工作示意图；
图4是本实用新型实施例的提高正向光的LED芯片的制备方法的流程示意图。
图标：1-衬底；2-N型GaN层；3-MQW层；4-下电极；5-P型GaN层；6-上电极；7-台阶结构；8-金属反射墙；9-ITO透明导电层。
具体实施方式
为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本实用新型第一实施例：
结合图1与图2，本实施例提供了一种提高正向光的LED芯片，包括衬底1、在衬底1上外延生长的N型GaN层2、在N型GaN层2上制备的相互分立的MQW层3和下电极4、在MQW层3上制备的P型GaN层5以及在P型GaN层5上制备的上电极6。使得N型GaN层2位于衬底1上，MQW层位3于N型GaN层2上，P型GaN层5位于MQW层3上。
进一步地，N型GaN层2未被MQW层3以及P型GaN层5覆盖的第一表面区域与MQW层3以及P型GaN层5形成台阶结构7。上电极6制备于P型GaN层5上，下电极4制备于N型GaN层2的第一表面区域上，且位于切割道区域内。切割道为半导体晶圆上的芯片之间的间隙，通常采用锯片切割或激光切割切割道，使得每一个具有独立性能的半导体芯片分隔或分离出来。切割道区域内还设有金属反射墙8，金属反射墙位于N型GaN层2的第一表面区域上，且包围MQW层3与P型GaN层5，以形成一墙体。下电极4位于金属反射墙8与MQW层3之间。通过切割道区域内设有金属反射墙8，金属反射墙8制备于台阶结构7上，形成墙体包围MQW层3与P型GaN层5。保证了有源发光层MQW层3向外辐射的光，经由金属反射墙8的反射作用，增加了光的反射，从而提升正向出光。
请参阅图3，图中箭头表示为MQW层3向外辐射的光。金属反射墙8的高度与上电极6、下电极4的高度一致。本实施例中，MQW层3与P型GaN层5叠加后的高度为12000-15000埃。下电极4制备于N型GaN层2的第一表面区域上，且下电极4的高度与MQW层3与P型GaN层5叠加后的高度一致。金属反射墙8的高度也设置为12000-15000埃。保证了MQW层3向外辐射的光尽可能的射在金属放射墙8上。
进一步地，金属反射墙8的内侧面为斜坡面，斜坡面的上坡方向朝向金属反射墙8的外侧面。反射面设置为斜坡面，使得MQW层3向外辐射的水平光照射在反射面上，也可朝正向反射出光，且照射在反射面上的其他角度的光，反射后也趋向于正向出光，大大增加了朝正向的出光率。同时，反射面设置为斜坡面，增大了金属反射墙8中反射面的面积，使得反射出光也随之增加。经过多次的实践对比，得出本申请实施例的LED芯片的出光亮度可提升至少0.94％，具体如表1-1所示。
表1-1现有技术、本申请的LED芯片的出光亮度对比表
进一步地，金属反射墙8、上电极6、下电极4的材料相同，材料可以是Cr/Al/Ti/Pt/Ti/Pt/Au或Ni/Al/Ti/Pt/Ti/Pt/Au中的任意一种金属的组合。本实施例中，金属组合选用Cr/Al/Ti/Pt/Ti/Pt/Au，其中，通过显影、曝光以及蒸镀后，Cr层厚度为10-50埃，Al层厚度为1000-1500埃，Ti层和Pt层厚度均为500-1000埃。Al层的厚度远远大于Cr层的厚度，保证了Al层的反射效果，可以大大增加其反射效率。
进一步地，P型GaN层5表面沉积一层ITO透明导电层9，ITO透明导电层9位于P型GaN层5与上电极6之间。本实施例中，ITO透明导电层9的厚度为600-2300埃。高温加热上电极6，使ITO透明导电层9与P型GaN层5之间形成欧姆接触，保证了电极与外延层之间形成较好的欧姆接触。
作为进一步改进，衬底1为蓝宝石衬底。蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好。蓝宝石的稳定性好、机械强度高，易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以蓝宝石作为衬底。但是，蓝宝石是一种绝缘体，无法制作垂直结构的器件，通常只在外延层上表面制作n型和p型电极。在上表面制作两个电极，造成了有效发光面积减少。本申请的提高正向光的LED芯片，在蓝宝石为衬底，有效发光面积较少的基础下，通过设置金属反射墙8，增加了光的反射，提高正向出光，提升了出光亮度。
本实用新型第二实施例：
请参阅图3，图3是本实用新型第二实施例的一种提高正向光的LED芯片的制备方法的流程示意图，具体包括：
S10，提供衬底1，于衬底的表面依次生长N型GaN层2、MQW层3以及P型GaN层5。
具体地，衬底1选用蓝宝石衬底，但不限于蓝宝石衬底。对蓝宝石衬底进行预处理后，在蓝宝石衬底上依次生长N型GaN层2、MQW层3以及P型GaN层5。
S20，对P型GaN层5以及MQW层3进行干法刻蚀，以裸露部分N型GaN层2，从而形成台阶结构7。
具体地，采用ICP刻蚀法去除部分P型GaN层5以及MQW层3，形成刻蚀深度为12000-15000埃的台阶结构7。ICP刻蚀法采用的刻蚀气体包括Cl2及BCl3的一种或其混合气体。
S30，在P型GaN层5的表面以及裸露的N型GaN层2上涂布一层负光阻层。
具体地，在本实施例中，在P型GaN层5的表面以及裸露的N型GaN层2上涂布一层负光阻层，进行负胶光刻形成上电极图形、下电极图形以及金属反射墙图形，负胶厚度即为上电极6、下电极4以及金属反射墙8的高度。其中，上电极图形在P型GaN层5区域，下电极图形以及金属反射墙图形在N型GaN层2的第一表面区域上。
S40，在负光阻层上依次通过显影、曝光以及蒸镀，以同时形成上电极6、下电极4以及金属反射墙8；其中，所述上电极6形成于P型GaN层5上，下电极4以及金属反射墙8形成于N型GaN层2裸露的区域上，且金属反射墙8相对靠近于切割道。
具体地，在负光阻层上依次通过显影、曝光以及蒸镀，同时形成上电极6、下电极4以及金属反射墙8。采用蒸镀工艺同时对上电极6、下电极4以及金属反射墙8进行蒸镀，再利用剥离去胶工艺去除多余的金属。本实施例中，金属组合选用Cr/Al/Ti/Pt/Ti/Pt/Au，其中，通过显影、曝光以及蒸镀后，Cr层厚度为10-50埃，Al层厚度为1000-1500埃，Ti层和Pt层厚度均为500-1000埃。
进一步地，S20与S30之间，还包括于P型GaN层5表面沉积一层ITO透明导电层9，且ITO透明导电层9的厚度为600-2300埃。上电极6通过ITO透明导电层9制备于P型GaN层5上。高温加热上电极6，使ITO透明导电层与P型GaN层之间形成欧姆接触。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种提高正向光的LED芯片，其特征在于，包括：
衬底；
N型GaN层，位于所述衬底上；
MQW层，位于所述N型GaN层上；
P型GaN层，位于所述MQW层上；其中，所述N型GaN层未被MQW层以及P型GaN层覆盖的第一表面区域与MQW层以及P型GaN层形成台阶结构；
上电极，位于所述P型GaN层上；
金属反射墙，位于所述N型GaN层的第一表面区域上，且包围所述MQW层与所述P型GaN层，以形成一墙体；
下电极，位于所述N型GaN层的第一表面区域上，且位于所述金属反射墙与所述MQW层之间；其中，所述下电极的高度与所述金属反射墙的高度一致。
2.根据权利要求1所述的提高正向光的LED芯片，其特征在于，所述金属反射墙的内侧面为斜坡面，所述斜坡面的上坡方向朝向所述金属反射墙的外侧面。
3.根据权利要求2所述的提高正向光的LED芯片，其特征在于，所述MQW层与P型GaN层叠加后的高度为12000-15000埃。
4.根据权利要求1所述的提高正向光的LED芯片，其特征在于，所述金属反射墙、所述上电极、所述下电极的材料相同，为以下金属组合之一：Cr/Al/Ti/Pt/Ti/Pt/Au、Ni/Al/Ti/Pt/Ti/Pt/Au。
5.根据权利要求1所述的提高正向光的LED芯片，其特征在于，还包括：
ITO透明导电层，位于所述P型GaN层与所述上电极之间；所述ITO透明导电层的厚度为600-2300埃。
6.根据权利要求1所述的提高正向光的LED芯片，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底。
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| CN201822006986.XU CN209183566U (zh) | 2018-11-30 | 2018-11-30 | 一种提高正向光的led芯片 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111540310A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-08-14 | 厦门理工学院 | 一种Micro-LED显示屏的调光方法、装置、设备及可读存储介质 |
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2018
- 2018-11-30 CN CN201822006986.XU patent/CN209183566U/zh active Active
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| CN111540310A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-08-14 | 厦门理工学院 | 一种Micro-LED显示屏的调光方法、装置、设备及可读存储介质 |
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