專利名稱：提高出光效率的led芯片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種LED芯片，尤其是一種提高出光效率的LED芯片，屬于LED芯片的技術領域。
背景技術：
近年來，發(fā)光二極管(LED)無疑成為最受重視的光源技術之一。一方面LED具有體積小的特性，另一方面LED具備低電流、低電壓驅動的省電特性。理論上預計，半導體LED 照明燈的發(fā)光效率可以達到甚至超過白熾燈的10倍、日光燈的2倍。同時，它還具有結構牢固，抗沖擊和抗震能力強，超長壽命，可以達到100000小時；無紅外線和紫外線輻射；無汞，有利于環(huán)保等眾多優(yōu)點。其中，作為在光電領域的主要應用之一，GaN基材料得到了越來越多的關注，利用 GaN基半導體材料可制作出超高亮度藍、綠、白光發(fā)光二極管。由于GaN基發(fā)光二極管的亮度取得了很大的提高，使得GaN基發(fā)光二極管在很多領域都取得了應用，例如交通信號燈、 移動電話背光、汽車尾燈、短距離通信、光電計算互連等。而在不久的將來可能用作節(jié)能、環(huán)保照明器具的GaN基白光LED則更是將引起照明產(chǎn)業(yè)的革命，有著非常廣闊的應用前景， 半導體照明一旦成為現(xiàn)實，其意義重大?；贕aN基LED的重要作用，如何提高GaN基LED 的發(fā)光效率已成為關注焦點。研究人員急待開發(fā)出可靠的方法來提高發(fā)光效率，早期LED 組件發(fā)展集中在提升其內(nèi)部量子效率，隨著外延生長技術和多量子阱結構的發(fā)展，超高亮度發(fā)光二極管的內(nèi)量子效率已有了非常大的改善，目前藍光GaN基的LED內(nèi)量子效率可達 70 %以上，紫外GaN基LED可達80 %，進一步改善空間較小。為進一步提高LED芯片的出光效率，目前多采用表面粗化技術；但是表面粗化技術操作復雜，不易實施，不穩(wěn)定，成本較高，不利于推廣和應用，限制了 LED芯片的應用及發(fā)展。眾所周知，常規(guī)的LED芯片需要有正負電極接入使其發(fā)光，對應的需要在芯片上制作正負打線盤，通常是金材質(zhì)，對藍綠色光部分吸收較大，由此引起了光吸收，大大影響出光效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是有效降低打線電極對藍綠光的吸收，從而提供一種提高出光效率的LED芯片，其結構簡單緊湊，提高出光效率，降低成本，操作方便，穩(wěn)定可靠。按照本發(fā)明提供的技術方案，所述提高出光效率的LED芯片，包括襯底，所述襯底上長有N型氮化鎵層，所述N型氮化鎵層上長有量子阱、P型氮化鎵層及透明導電層，所述 N型氮化鎵層上沉積有N打線電極，所述N打線電極與N型氮化鎵層電連接；所述透明導電層上沉積有P打線電極，所述P打線電極通過透明導電層與P型氮化鎵層電連接；所述N打線電極下沉積N電極反射電極層，所述N電極反射電極層與N型氮化鎵層相接觸；所述P打線電極下方設有P電極反射電極層，所述P電極反射電極層位于透明導電層下方，P電極反
3射電極層通過透明導電層與P打線電極相隔離。所述N電極反射電極層與所述P電極反射電極層均采用反射金屬、ODR或DBR制成。所述反射金屬為鋁或銀。所述N型氮化鎵層與N電極反射電極層相對應的表面設有N電極粗化部，且所述 N電極反射電極層填充覆蓋于N電極粗化部。所述N電極粗化部為若干凸設于N型氮化鎵層上的N極凸塊或若干通過蝕刻N形氮化鎵層凹設于N型氮化鎵層內(nèi)的N極凹槽。。所述N電極粗化部為N極凹槽時，所述N極凹槽在N型氮化鎵層內(nèi)延伸的深度為 0. 1 2 μ m。所述P型氮化鎵層與P電極反射電極層相對應的表面設有P電極粗化部，且所述 P電極反射電極層填充覆蓋于P電極粗化部。所述P電極粗化部為若干凸設于P型氮化鎵層上的P極凸塊或若干通過刻蝕于P 型氮化鎵層內(nèi)凹設于P型氮化鎵層內(nèi)的P極凹槽。所述P電極粗化部為P極凹槽時，所述P極凹槽在P型氮化鎵層內(nèi)延伸的深度為 0. 1 2 μ m。所述N電極反射電極層在N型氮化鎵層上投影尺寸小于N打線電極在N型氮化鎵層上的投影尺寸，所述P電極反射電極層在P型氮化鎵層上的投影尺寸大于P打線電極在 P型氮化鎵層上的投影尺寸。本發(fā)明的優(yōu)點N打線電極下設有N電極反射電極層，所述N電極反射電極層與N 型氮化鎵層相接觸；所述P打線電極下方設有P電極反射電極層，所述P電極反射電極層位于透明導電層之下，P電極反射電極層通過透明導電層與P打線電極相隔離；同時，還可以在N型氮化鎵層上設置N極粗化部，在P型氮化鎵層上設置P極粗化部，通過P電極反射層、 P極粗化部、N極粗化部與N電極反射層共同配合，能使得射向P打線電極及N打線電極的光線被反射或散射，相應的光線能夠從LED芯片的其他部位射出而非被打線電極所吸收， 在同樣的條件下，增加了 LED芯片出光的效率，結構簡單緊湊，提高出光效率，降低成本，操作方便，穩(wěn)定可靠。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖。圖2為本發(fā)明的另一種實施方式的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。如圖1 圖2所示本發(fā)明包括襯底1、N型氮化鎵層2、量子阱3、透明導電層4、 鈍化層5、P打線電極6、P電極反射層7、P型氮化鎵層8、N打線電極9、N電極反射層10、N 電極粗化部11及P電極粗化部12。如圖1所示所述LED芯片包括襯底1，所述襯底1采用藍寶石基板，襯底1通過外延生長有N型氮化鎵層2，N型氮化鎵層2上設有量子阱3，所述量子阱3上設有P型氮化鎵層8;為了能夠擴大電流導通，所述P型氮化鎵層8上設有透明導電層4，所述透明導電層4覆蓋于P型氮化鎵層8上，并與所述P型氮化鎵層8歐姆接觸。透明導電層4上淀積有鈍化層5，所述鈍化層5覆蓋于透明導電層4，并包覆透明導電層4下方的P型氮化鎵層 8及量子阱3。鈍化層5的材料包括二氧化硅、氮化硅等，透明導電層4上設有P打線電極 6，鈍化層5上設有接觸孔，P打線電極6通過接觸孔與透明導電層4等電位連接。所述量子阱3、P型氮化鎵層8及透明導電層4的材料、厚度及形成工藝均與現(xiàn)有LED芯片制備工藝相一致。為了能夠將N型氮化鎵層2引出，所述N型氮化鎵層2上設有連接臺階，N型氮化鎵層2通過連接臺階能夠裸露相應的表面，從而能夠在N型氮化鎵層2上設置N打線電極 9。由于P打線電極6與N打線電極9對藍綠光有較大的吸收的特性，它們會影響LED芯片的出光效率。為了降低P打線電極6與N打線電極9對LED出光效率的影響，所述N打線電極9下設有N電極反射層10，所述N電極反射層10位于N打線電極9下并與N型氮化鎵層2歐姆接觸。同時，P打線電極6的下方設有P電極反射層7，所述P電極反射層7位于透明導電層4之下，P打線電極6與P電極反射層7間通過透明導電層4相隔離。P電極反射層7位于P打線電極6的正下方，且P打線電極6在P電極反射層7上的正投影小于P 電極反射層7的面積。N電極反射層10與P電極反射層7均可以采用反射金屬、ODR結構 (全方位反射鏡，Omni Directional Reflector)或DBR結構(分布式布拉格反射鏡)，所述發(fā)射金屬為鋁或銀。當P打線電極6的正下方設置P電極反射層7后，同時N打線電極 9下設置N電極反射層10后，通過P電極反射層7與N電極反射層10的作用，能夠對LED 芯片發(fā)出的光線進行反射，使得光線能夠從LED芯片的其他方位射出而不是被打線電極所吸收，從而提高出光效率。如圖2所示為了能夠進一步地提高LED芯片的出光效率，在N型氮化鎵層2上設有N電極粗化部11，所述N電極粗化部11與N電極9相對應設置。N電極粗化部11可以為凸設于N型氮化鎵層2上的N極凸塊、凹設于N型氮化鎵層2內(nèi)的N極凹槽或N極凸塊與N極凹槽相交錯分布的結構。當N型氮化鎵層2上設置N電極粗化部11且設置N電極反射層10時，N電極反射層10填充覆蓋于N電極粗化部11內(nèi)，N電極反射層10與N電極粗化部11共同作用，降低N打線電極9對LED芯片出光光線的吸收與阻擋。所述N極凹槽在N型氮化鎵層2內(nèi)的延伸深度為0. 1 2 μ m。N電極反射電極層10在N型氮化鎵層2 上的投影尺寸小于N打線電極9在N型氮化鎵層2上的投影尺寸，以使得N打線電極9能夠與N型氮化鎵層2相接觸，即N電極反射電極層10不能全部隔離N打線電極9與N型氮化鎵層2的接觸；同時，N電極反射電極層10的尺寸要較N打線電極9的投影尺寸小1 80 μ m0同時，P型氮化鎵層8內(nèi)設有P電極粗化部12，所述P電極粗化部12與P打線電極 6相對應設置。P電極粗化部12可以為凸設于P型氮化鎵層8上的P極凸塊、凹設于P型氮化鎵層2內(nèi)的P極凹槽或P極凸塊與N極凹槽相交錯分布的結構。當P型氮化鎵層8上設置P電極粗化部12且設置P電極反射層7時，P電極反射層7填充覆蓋于P電極粗化部 12內(nèi)，通過P電極粗化部12及P電極反射層7共同作用下，能降低P打線電極6對LED芯片出光光線的吸收與阻擋。所述P極凹槽在P型氮化鎵層8內(nèi)的延伸深度為0. 1 2 μ m。 所述P電極反射電極層7在P型氮化鎵層8上的投影尺寸大于P打線電極6在P型氮化鎵層8上的投影尺寸；即P打線電極6在垂直方向的投影完全落入P電極反射電極層7內(nèi)，同時，P電極反射電極層7的尺寸較P打線電極6的投影尺寸大1 100 μ m。如圖1和圖2所示加工時，根據(jù)需要在N打線電極9下設置N電極反射層10及 N電極粗化部11，同時在P打線電極6內(nèi)設置P電極反射層7及P電極粗化部12。工作時， 通過N打線電極9、P打線電極6與相應的外部電源相連；當P打線電極6、N打線電極9與外部電源連接后，LED芯片能夠發(fā)光。當LED芯片出光光線入射至N打線電極9、P打線電極6時，光線能夠被對應的P電極反射層7、P極粗化部12、N極粗化部11與N電極反射層 10共同配合使得光線被反射及散射，其中的部分光線可以從LED芯片的其它部位出射，在同樣的條件下，增加了 LED芯片出光的效率。本發(fā)明N打線電極9下方設有N電極反射電極層10，所述N電極反射電極層10 與N型氮化鎵層2相接觸；所述P打線電極6下方設有P電極反射電極層7，所述P電極反射電極層7位于透明導電層4下方，P電極反射電極層7通過透明導電層4與P打線電極 6相隔離；同時，還可以在N型氮化鎵層2上設置N極粗化部11，在P型氮化鎵層8上設置 P極粗化部12，通過P電極反射層7、P極粗化部12、N極粗化部11與N電極反射層10共同配合，能使得射向P打線電極6及N打線電極9的光線被反射及散射，相應的光線能夠從 LED芯片的其它部位射出，在同樣的條件下，增加了 LED芯片出光的效率，結構簡單緊湊，提高出光效率，降低成本，操作方便，穩(wěn)定可靠。
權利要求
1.一種提高出光效率的LED芯片，包括襯底(1)，所述襯底(1)上長有N型氮化鎵層 0)，所述N型氮化鎵層( 上長有量子阱(3)、P型氮化鎵層(8)及透明導電層，所述 N型氮化鎵層(2)上沉積有N打線電極(9)，所述N打線電極(9)與N型氮化鎵層O)電連接；所述透明導電層(4)上沉積有P打線電極(6)，所述P打線電極(6)通過透明導電層 ⑷與P型氮化鎵層⑶電連接；其特征是所述N打線電極(9)下沉積N電極反射電極層 (10)，所述N電極反射電極層(10)與N型氮化鎵層( 相接觸；所述P打線電極(6)下方設有P電極反射電極層(7)，所述P電極反射電極層(7)位于透明導電層(4)下方，P電極反射電極層(7)通過透明導電層⑷與P打線電極(6)相隔離。
2.如權利要求1所述的提高出光效率的LED芯片，其特征是所述N電極反射電極層 (10)與所述P電極反射電極層(7)均采用反射金屬、ODR或DBR制成。
3.如權利要求2所述的提高出光效率的LED芯片，其特征是所述反射金屬為鋁或銀。
4.如權利要求1所述的提高出光效率的LED芯片，其特征是所述N型氮化鎵層(2) 與N電極反射電極層(10)相對應的表面設有N電極粗化部(11)，且所述N電極反射電極層 (10)填充覆蓋于N電極粗化部(11)。
5.如權利要求4所述的提高出光效率的LED芯片，其特征是所述N電極粗化部(11) 為若干凸設于N型氮化鎵層( 上的N極凸塊或若干通過蝕刻N形氮化鎵層O)凹設于N 型氮化鎵層內(nèi)的N極凹槽。
6.如權利要求5所述的提高出光效率的LED芯片，其特征是所述N電極粗化部(11) 為N極凹槽時，所述N極凹槽在N型氮化鎵層O)內(nèi)延伸的深度為0. 1 2μπι。
7.如權利要求1所述的提高出光效率的LED芯片，其特征是所述P型氮化鎵層(8) 與P電極反射電極層(7)相對應的表面設有P電極粗化部(12)，且所述P電極反射電極層 (7)填充覆蓋于P電極粗化部(12)。
8.如權利要求7所述的提高出光效率的LED芯片，其特征是所述P電極粗化部(12) 為若干凸設于P型氮化鎵層(8)上的P極凸塊或若干通過刻蝕于P型氮化鎵層(8)內(nèi)凹設于P型氮化鎵層(8)內(nèi)的P極凹槽。
9.如權利要求8所述的提高出光效率的LED芯片，其特征是所述P電極粗化部(12) 為P極凹槽時，所述P極凹槽在P型氮化鎵層(8)內(nèi)延伸的深度為0. 1 2μπι。
10.如權利要求1所述的提高出光效率的LED芯片，其特征是所述N電極反射電極層 (10)在N型氮化鎵層(2)上投影尺寸小于N打線電極(9)在N型氮化鎵層(2)上的投影尺寸，所述P電極反射電極層(7)在P型氮化鎵層(8)上的投影尺寸大于P打線電極(6)在 P型氮化鎵層(8)上的投影尺寸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高出光效率的LED芯片，所述提高出光效率的LED芯片，包括襯底，所述襯底上設有N型氮化鎵層，所述N型氮化鎵層上設有量子阱、P型氮化鎵層及透明導電層，所述N型氮化鎵層上設有N打線電極，所述N打線電極與N型氮化鎵層電連接；所述透明導電層上設有P打線電極，所述P打線電極通過透明導電層與P型氮化鎵層電連接；所述N打線電極下設有N電極反射電極層，所述N電極反射電極層與N型氮化鎵層相接觸；所述P打線電極下方設有P電極反射電極層，所述P電極反射電極層位于透明導電層下，P電極反射電極層通過透明導電層與P打線電極相隔離。本發(fā)明結構簡單緊湊，提高出光效率，降低成本，操作方便，穩(wěn)定可靠。
文檔編號H01L33/62GK102394267SQ20111038249
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權日2011年11月28日
發(fā)明者柯志杰, 鄧群雄, 郭文平, 黃慧詩 申請人:江蘇新廣聯(lián)科技股份有限公司