專(zhuān)利名稱(chēng)：一種發(fā)光二極管的芯片及該芯片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)光二極管的芯片及該芯片的制備方法。
背景技術(shù)：
LED (Lighting Emitting Diode,發(fā)光二極管)通過(guò)芯片發(fā)光。LED的芯片采用半導(dǎo)體發(fā)光材料制成，包括外延片、刻蝕在外延片上的電極和鈍化層。LED的芯片封裝后，封裝材料覆蓋在芯片的外表面上。由于半導(dǎo)體發(fā)光材料的折射率與封裝材料(如環(huán)氧樹(shù)脂)的折射率接近，因此，只有小部分的發(fā)射光被折射出去，影響LED的芯片的發(fā)光效果。針對(duì)此，現(xiàn)有技術(shù)提供了一種解決方法在外延片的底面制作一層反射層，該反射層將射向外延片的底面的出射光反射到別的方向，例如外延片的頂面。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題由于半導(dǎo)體發(fā)光材料的折射率偏低，臨界全反射角比較??；使得反射層反射至外延片的頂面的光大部分又被反射回芯片內(nèi)部，并被吸收轉(zhuǎn)化為熱能，不能有效的提升芯片的光提取效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種LED的芯片及該芯片的制備方法。所述技術(shù)方案如下—種發(fā)光二極管的芯片，所述芯片包括襯底層、依次覆蓋在所述襯底層上的N型層、發(fā)光層、P型層和透明導(dǎo) 電層、以及分別在所述N型層和所述P型層上引出的N電極和P電極，所述芯片還包括覆蓋在所述襯底層的底面和/或所述透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層；覆蓋在所述襯底層的底面的所述透明介質(zhì)層的折射率高于所述襯底層的折射率，覆蓋在所述透明導(dǎo)電層的上表面的所述透明介質(zhì)層的折射率高于所述透明導(dǎo)電層的折射率；所述覆蓋在所述襯底層的底面的所述透明介質(zhì)層包括若干從所述襯底層的底面延伸出的凸起，所述覆蓋在所述透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層包括若干從所述透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起。其中，每一個(gè)所述凸起的高度為O. 5 3 μ m;每一個(gè)所述凸起的外接圓的直徑為O. 5 5 μ m ;相鄰所述凸起之間的間距為O. 5 10 μ m。其中，每一個(gè)所述凸起的側(cè)壁與所述襯底層的底面或所述透明導(dǎo)電層的上表面之間形成的銳角為3(Γ70度。其中，所述透明介質(zhì)層上設(shè)有反射層?！N發(fā)光二極管的芯片的制備方法,所述方法包括步驟1、提供襯底層，并依次在襯底層上生長(zhǎng)N型層、發(fā)光層、P型層和透明導(dǎo)電層；步驟2、制備晶圓；步驟3、對(duì)所述晶圓進(jìn)行裂片操作，得到芯片；
其中，所述制備晶圓，包括分別在所述N型層和所述P型層上設(shè)置N電極和P電極，并在所述透明導(dǎo)電層上沉積鈍化層，在所述襯底層的底面形成由折射率高于所述襯底層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，得到晶圓；或，在所述透明導(dǎo)電層的上表面形成由折射率高于所述透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，分別在所述N型層和所述P型層上設(shè)置N電極和P電極，并在所述透明介質(zhì)層上沉積鈍化層，得到晶圓；或，在所述透明導(dǎo)電層的上表面形成由折射率高于所述透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，分別在所述N型層和所述P型層上設(shè)置N電極和P電極，并在所述透明介質(zhì)層上沉積鈍化層，在所述襯底層的底面形成由折射率高于所述襯底層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，得到晶圓；其中，覆蓋在所述襯底層的底面的所述透明介質(zhì)層包括若干從所述襯底層的底面延伸出的凸起，覆蓋在所述透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層包括若干從所述透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起。其中，所述在所述襯底層的底面形成由折射率高于所述襯底層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，包括 在所述鈍化層表面形成保護(hù)層；在所述襯底層的底·面蒸發(fā)一層折射率高于所述襯底層的透明介質(zhì)層；采用光刻膠對(duì)所述透明介質(zhì)層的底面進(jìn)行光刻操作，以在所述透明介質(zhì)層的底面形成若干預(yù)定圖形；采用刻蝕機(jī)刻蝕所述透明介質(zhì)層的底面的所述預(yù)定圖形，使刻蝕后的所述透明介質(zhì)層包括若干從所述襯底層的底面延伸出的相互獨(dú)立的凸起；清洗去除刻蝕后的殘余光刻膠及所述保護(hù)層。其中，所述在所述透明導(dǎo)電層的上表面形成由折射率高于所述透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，包括在所述透明導(dǎo)電層的上表面蒸發(fā)一層折射率高于所述透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)層；采用光刻膠對(duì)所述透明介質(zhì)層的上表面進(jìn)行光刻操作，以在所述透明介質(zhì)層的上表面形成若干預(yù)定圖形；采用刻蝕機(jī)刻蝕所述透明介質(zhì)層的上表面的所述預(yù)定圖形，使刻蝕后的所述透明介質(zhì)層包括若干從所述透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的相互獨(dú)立的凸起；清洗去除刻蝕后的殘余光刻膠，并進(jìn)行N區(qū)刻蝕。其中，所述在所述透明導(dǎo)電層的上表面形成由折射率高于所述透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，包括在所述透明導(dǎo)電層的上表面蒸發(fā)一層折射率高于所述透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)層；在所述透明介質(zhì)層的上表面沉積Si02層；采用光刻膠對(duì)所述Si02層的上表面進(jìn)行光刻操作，以在所述Si02層的上表面形成若干預(yù)定圖形；
采用刻蝕機(jī)刻蝕所述Si02層的上表面的所述預(yù)定圖形；得到刻蝕后的Si02層；清洗去除刻蝕后的殘余光刻膠，以刻蝕后的Si02層為掩膜體，對(duì)所述透明介質(zhì)層進(jìn)行高溫腐蝕，使腐蝕后的所述透明介質(zhì)層包括若干從所述透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的相互獨(dú)立的凸起；去除刻蝕后的Si02層，并進(jìn)行N區(qū)刻蝕。其中，所述透明介質(zhì)層的厚度為O. 5 3 μ m ;每一個(gè)所述預(yù)定圖形的外接圓的直徑為O. 5 10μπι;相鄰所述預(yù)定圖形之間的間距為O. 5飛μ m ;以使所述每一個(gè)所述凸起的高度為O. 5 3 μ m ;每一個(gè)所述凸起的外接圓的直徑為O. 5 5μπι ;相鄰所述凸起之間的間距為O.5^10 μm。其中，所述光刻操作的工序順序依次包括旋涂工序、軟烘工序、顯影工序和硬烘工序；所述軟烘的溫度為10(Γ120度，烘烤時(shí)間9(Tl80s ;所述硬烘的溫度為12(Γ160度，烘烤時(shí)間6(Tl80s ;以使每一個(gè)所述凸起的側(cè)壁與所述襯底層的底面或所述透明導(dǎo)電層的上表面之間形成的銳角為3(Γ70度。其中，所述采用光刻膠對(duì)所述透明介質(zhì)層的底面進(jìn)行光刻操作之前，還包括 在所述透明介質(zhì)層的底面旋涂增粘劑。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是通過(guò)在LED的芯片的襯底層的底面和/或透明導(dǎo)電層的上表面附著透明介質(zhì)層；當(dāng)LED芯片的出射光分別從襯底層和透明導(dǎo)電層導(dǎo)出時(shí)，由于覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層的折射率高于襯底層，覆蓋在透明導(dǎo)電層上表面的透明介質(zhì)層的折射率高于透明導(dǎo)電層；這樣，透明介質(zhì)層分別與襯底層和透明導(dǎo)電層之間存在折射率差，使得更多的出射光導(dǎo)入到透明介質(zhì)層，從而增加了光從襯底層和/或透明導(dǎo)電層 的透過(guò)率；又由于覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層包括若干從襯底層的底面延伸出的凸起；覆蓋在透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層包括若干從透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起，更多的光通過(guò)透明介質(zhì)層的若干凸起的表面出射，避免了出射時(shí)的全反射作用，從而增加了光從透明介質(zhì)層的透過(guò)率；有效增大了芯片中光的提取率，進(jìn)而提高了 LED的發(fā)光率。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種LED的芯片的示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種LED的芯片的示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種LED的芯片的不意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的保護(hù)層的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
實(shí)施例一參見(jiàn)圖1和圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種LED的芯片，該芯片包括襯底層1、依次覆蓋在襯底層I上的N型層2、發(fā)光層3、P型層4和透明導(dǎo)電層5、以及分別在N型層2和P型層4上引出的N電極6和P電極7。其中，該芯片還包括覆蓋在襯底層I的底面和/或透明導(dǎo)電層5的上表面的透明介質(zhì)層。覆蓋在襯底層I的底面的透明介質(zhì)層的折射率高于襯底層I的折射率；覆蓋在透明導(dǎo)電層5的上表面的透明介質(zhì)層的折射率高于透明導(dǎo)電層5的折射率。具體地，其中，襯底層I包括藍(lán)寶石襯底、硅襯底、碳化硅襯底及氮化鎵襯底。其中，覆蓋在襯底層I的底面的透明介質(zhì)層包括若干從襯底層I的底面延伸出的凸起8 ;覆蓋在透明導(dǎo)電層5的上表面的透明介質(zhì)層包括若干從透明導(dǎo)電層5的上表面延伸出的凸起8。具體地，每一個(gè)凸起8的高度為0.5 3μπι;每一個(gè)凸起8的外接圓的直徑為O. 5 5 μ m ;相鄰?fù)蛊?之間的間距為O. 5 10 μ m。經(jīng)測(cè)試表明，當(dāng)凸起8的外接圓的直徑不變、以及相鄰?fù)蛊?之間的間距不變時(shí)，凸起8的高度越高，LED的芯片亮度的提升率越大；當(dāng)凸起8的高度不變、以及相鄰?fù)蛊?之間的間距不變時(shí)，凸起8的外接圓的直徑越大，LED的芯片亮度的提升率比例越?。划?dāng)凸起8的高度不變、以及凸起8的外接圓的直徑不變時(shí)，相鄰?fù)蛊?之間的間距越小，LED的芯片亮度的提升率比例越大。進(jìn)一步地，每一個(gè)凸起8的側(cè)壁與襯底層I的底面或透明導(dǎo)電層5的上表面之間形成的銳角為3(Γ70度。經(jīng)測(cè)試表明，當(dāng)相鄰?fù)蛊?之間的間距(例如2 μ m)不變時(shí)，每一個(gè)凸起8的側(cè)壁與襯底層I的底面或透明導(dǎo)電 層5的上表面之間形成的銳角越大，LED的芯片亮度的提升率越大。當(dāng)該銳角(例如48. 3° )不變時(shí)，相鄰?fù)蛊?之間的間距越小，LED的芯片亮度的提升率越大。優(yōu)選地，透明介質(zhì)層由TiO2制成。經(jīng)試驗(yàn)表明，當(dāng)透明介質(zhì)層采用TiO2,凸起8的高度為1. 42 μ m,凸起8的外接圓的直徑為2. 43 μ m，相鄰?fù)蛊?之間的間距為O. 57 μ m時(shí)，相比于無(wú)透明介質(zhì)層的LED，覆蓋有透明介質(zhì)層的LED的亮度提高了 5. 67%。具體地，該芯片還包括鈍化層(圖中未示出)。當(dāng)透明導(dǎo)電層5上覆蓋有透明介質(zhì)層時(shí)，該鈍化層位于透明介質(zhì)層上。當(dāng)透明導(dǎo)電層5上未覆蓋透明介質(zhì)層時(shí)，該鈍化層位于透明導(dǎo)電層5上。其中，參見(jiàn)圖3，透明介質(zhì)層上設(shè)有用于提高亮度的反射層9。本發(fā)明實(shí)施例提供的上述芯片帶來(lái)的有益效果是通過(guò)在LED的芯片的襯底層的底面和/或透明導(dǎo)電層的上表面附著透明介質(zhì)層；當(dāng)LED芯片的出射光分別從襯底層和透明導(dǎo)電層導(dǎo)出時(shí)，由于覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層的折射率高于襯底層，覆蓋在透明導(dǎo)電層上表面的透明介質(zhì)層的折射率高于透明導(dǎo)電層；這樣，透明介質(zhì)層分別與襯底層和透明導(dǎo)電層之間存在折射率差，使得更多的出射光導(dǎo)入到透明介質(zhì)層，從而增加了光從襯底層和/或透明導(dǎo)電層的透過(guò)率；又由于覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層包括若干從襯底層的底面延伸出的凸起；覆蓋在透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層包括若干從透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起，更多的光通過(guò)透明介質(zhì)層的若干凸起的表面出射，避免了出射時(shí)的全反射作用，從而增加了光從透明介質(zhì)層的透過(guò)率；有效增大了芯片中光的提取率，進(jìn)而提高了 LED的發(fā)光率。實(shí)施例二本發(fā)明實(shí)施例提供了一種LED的芯片的制備方法，方法流程包括201 :提供襯底層，依次在該襯底層上生長(zhǎng)N型層、發(fā)光層、P型層和透明導(dǎo)電層。沈2:制備晶圓。其中，制備晶圓包括分別在N型層和P型層上設(shè)置N電極和P電極，并在透明導(dǎo)電層上沉積鈍化層，在襯底層的底面形成由折射率高于襯底層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，得到晶圓?；颍谕该鲗?dǎo)電層的上表面形成由折射率高于透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，分別在N型層和P型層上設(shè)置N電極和P電極，并在透明介質(zhì)層上沉積鈍化層，得到晶圓?；?，在透明導(dǎo)電 層的上表面形成由折射率高于透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，分別在N型層和P型層上設(shè)置N電極和P電極，并在透明介質(zhì)層上沉積鈍化層，在襯底層的底面形成由折射率高于襯底層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，得到晶圓。進(jìn)一步地，覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層包括若干從襯底層的底面延伸出的凸起，覆蓋在透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層包括若干從透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起。203 :對(duì)晶圓進(jìn)行裂片操作，得到芯片。本發(fā)明實(shí)施例提供的上述方法帶來(lái)的有益效果是通過(guò)在LED的芯片的襯底層的底面和/或透明導(dǎo)電層的上表面附著透明介質(zhì)層；當(dāng)LED芯片的出射光分別從襯底層和透明導(dǎo)電層導(dǎo)出時(shí)，由于覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層的折射率高于襯底層，覆蓋在透明導(dǎo)電層上表面的透明介質(zhì)層的折射率高于透明導(dǎo)電層；這樣，透明介質(zhì)層分別與襯底層和透明導(dǎo)電層之間存在折射率差，使得更多的出射光導(dǎo)入到透明介質(zhì)層，從而增加了光從襯底層和/或透明導(dǎo)電層的透過(guò)率；又由于覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層包括若干從襯底層的底面延伸出的凸起；覆蓋在透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層包括若干從透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起，更多的光通過(guò)透明介質(zhì)層的若干凸起的表面出射，避免了出射時(shí)的全反射作用，從而增加了光從透明介質(zhì)層的透過(guò)率；有效增大了芯片中光的提取率，進(jìn)而提高了 LED的發(fā)光率。實(shí)施例三本發(fā)明實(shí)施例提供了一種LED的芯片的制備方法，方法流程包括301 :提供襯底層，依次在該襯底層上生長(zhǎng)N型層、發(fā)光層、P型層和透明導(dǎo)電層。具體地，可利用MOCVD(Metal_organic Chemical Vapor Deposition,金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀)方式在襯底層31上生長(zhǎng)N型層32、發(fā)光層33、P型層34和透明導(dǎo)電層35 (參見(jiàn)圖4)。此為本領(lǐng)域熟知技術(shù)，在此不再詳述。其中，襯底層31可為藍(lán)寶石襯底、硅襯底、碳化硅襯底及氮化鎵襯底。另外，N型層32、發(fā)光層33和P型層34均由GaN制成。302 :分別在N型層和P型層上設(shè)置N電極和P電極，并在透明導(dǎo)電層上沉積鈍化層；在襯底層的底面形成由折射率高于襯底層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層；得到晶圓。進(jìn)一步地，本步驟包括
3021 :分別在N型層和P型層上設(shè)置N電極和P電極，并在透明導(dǎo)電層上沉積鈍化層。具體地，可采用自然光刻法及其他現(xiàn)有的常規(guī)方法引出N電極36和P電極37。此為本領(lǐng)域熟知技術(shù)，在此不再詳述。另外，沉積鈍化層后，可利用研磨拋光設(shè)備對(duì)襯底層31進(jìn)行減薄操作。假設(shè)襯底層31的厚度為第一預(yù)定厚度,優(yōu)選地,該第一預(yù)定厚度可為150 μ m。進(jìn)一步地，完成減薄操作后，將晶圓分別放置于去光阻劑、無(wú)水乙醇中進(jìn)行清洗，以提聞光阻的粘附力。3022:在襯底層的底面形成由折射率高于襯底層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層。其中，該透明介質(zhì)層包括若干從襯底層31的底面延伸出的凸起38。進(jìn)一步地,本步驟包括3022a :在鈍化層表面形成保護(hù)層。具體地，參見(jiàn)圖4，該保護(hù)層310位于鈍化層(圖4未示出)表面，由負(fù)型光阻劑制成。其中，假設(shè)該保護(hù)層的厚度為第二預(yù)定厚度。優(yōu)選地，該第二預(yù)定厚度為2飛μ m。另夕卜，保護(hù)層310形成后，應(yīng)使用曝光機(jī)直接曝光并烘烤。3022b :在襯底層的底面蒸發(fā)一層折射率高于襯底層的透明介質(zhì)層。具體地，采用電子束蒸發(fā)或熱蒸發(fā)的方法在襯底層31上蒸發(fā)一層折射率高于襯底層31的透明介質(zhì)層。電 子束蒸發(fā)或熱蒸發(fā)的方法為本領(lǐng)域熟知技術(shù)，在此不再詳述。優(yōu)選地，透明介質(zhì)層由TiO2制成。假設(shè)該透明介質(zhì)層的厚度為第三預(yù)定厚度。優(yōu)選地，第三預(yù)定厚度為O. 5^3 μ m。3022c :采用光刻膠對(duì)透明介質(zhì)層的底面進(jìn)行光刻操作，以在透明介質(zhì)層的底面形成若干預(yù)定圖形。其中，光刻操作的工序順序依次包括旋涂工序、軟烘工序、顯影工序和硬烘工序。在光刻操作中，經(jīng)旋涂工序后的軟烘的溫度為10(Γ120度，烘烤時(shí)間9(Tl80s ;經(jīng)顯影工序后硬烘的溫度為12(Γ160度，烘烤時(shí)間6(Tl80s。具體地，將晶圓水平放置于熱板進(jìn)行烘烤。具體地，可采用自然光刻的方法在襯底層31的底面形成若干預(yù)定圖形輪廓。值得說(shuō)明的是，在旋涂工序中，在襯底層31的底面應(yīng)旋涂一層正型光阻劑作為光刻膠。并且，為了增加粘性，在進(jìn)行光刻操作之前，可以先在透明介質(zhì)層的底面旋涂增粘劑。其中，每一個(gè)預(yù)定圖形的外接圓的直徑為O. 5 10 μ m;相鄰預(yù)定圖形之間的間距為0.5飛μ m。這樣，預(yù)定圖形的大小限定了凸起38的大小。另外，光刻膠與步驟3022a中形成的保護(hù)層310應(yīng)為相反感光性質(zhì)。3022d :采用刻蝕機(jī)刻蝕透明介質(zhì)層的底面的預(yù)定圖形，使刻蝕后的透明介質(zhì)層包括若干從襯底層的底面延伸出的相互獨(dú)立的凸起。其中，以第三預(yù)定厚度為刻蝕深度進(jìn)行刻蝕。由于第三預(yù)定厚度為O. 5 3μπι，所以刻蝕深度為O. 5^3 μ m。具體地，將晶圓放置于具有冷卻功能的ICP刻蝕機(jī)中，利用Bcl3氣體進(jìn)行刻蝕。刻蝕機(jī)偏壓功率為40(T500W，刻蝕機(jī)功率為100(Tl500W，刻蝕溫度為O度；BCL3:60sccm ；02:20sccm ;刻蝕時(shí)間 700s。3022e :清洗去除刻蝕后的殘余光刻膠及保護(hù)層。
具體地，使用高溫去光阻劑去除刻蝕后殘膠及保護(hù)層310。303 :為晶圓的底面蒸鍍反射層。其中，該反射層(圖4中未示出)包括多層的金屬與非金屬氧化物膜狀結(jié)構(gòu)、以及單層或多層的金屬膜狀結(jié)構(gòu)。304 :對(duì)晶圓進(jìn)行裂片操作，得到芯片。具體地，利用機(jī)械裂片或激光裂片的方式將晶圓分割成單個(gè)芯片。此為本領(lǐng)域熟知技術(shù)，在此不再詳述。本發(fā)明實(shí)施例提供的上述方法帶來(lái)的有益效果是通過(guò)在LED的芯片的襯底層的底面和/或透明導(dǎo)電層的上表面附著透明介質(zhì)層；當(dāng)LED芯片的出射光分別從襯底層和透明導(dǎo)電層導(dǎo)出時(shí)，由于覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層的折射率高于襯底層，覆蓋在透明導(dǎo)電層上表面的透明介質(zhì)層的折射率高于透明導(dǎo)電層；這樣，透明介質(zhì)層分別與襯底層和透明導(dǎo)電層之間存在折射率差，使得更多的出射光導(dǎo)入到透明介質(zhì)層，從而增加了光從襯底層和/或透明導(dǎo)電層的透過(guò)率；又由于覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層包括若干從襯底層的底面延伸出的凸起；覆蓋在透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層包括若干從透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起，更多的光通過(guò)透明介質(zhì)層的若干凸起的表面出射，避免了出射時(shí)的全反射作用，從而增加了光從透明介質(zhì)層的透過(guò)率；有效增大了芯片中光的提取率，進(jìn)而提高了 LED的發(fā)光率。實(shí)施例四本發(fā)明實(shí)施例提供了一種LED的芯片的制備方法，方法流程包括401 :提供襯 底層，依次在襯底層上生長(zhǎng)N型層、發(fā)光層、P型層和透明導(dǎo)電層。其中，該步驟同本發(fā)明實(shí)施例三中301，在此不再詳述。402 :在透明導(dǎo)電層的上表面形成由折射率高于透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層；分別在N型層和P型層上設(shè)置N電極和P電極；并在透明介質(zhì)層上沉積鈍化層；得到晶圓。進(jìn)一步地,本步驟包括4021 :在透明導(dǎo)電層的上表面形成由折射率高于透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層。其中，該透明介質(zhì)層包括若干從透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起。具體地，本步驟包括4021a :在透明導(dǎo)電層的上表面蒸發(fā)一層折射率高于透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)層。具體地，本步驟同本發(fā)明實(shí)施例三中3022b，在此不再詳述。4021b :在透明介質(zhì)層的上表面旋涂增粘劑。具體地，完成旋涂后，需烘烤晶圓，烘干溫度不低于100度。4021c :采用光刻膠對(duì)透明介質(zhì)層的上表面進(jìn)行光刻操作，以在透明介質(zhì)層的上表面形成若干預(yù)定圖形。具體地,本步驟同本發(fā)明實(shí)施例三中3022c，在此不再詳述。4021d :采用刻蝕機(jī)刻蝕透明介質(zhì)層的上表面的預(yù)定圖形,使刻蝕后的透明介質(zhì)層包括若干從透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的相互獨(dú)立的凸起。其中，假設(shè)刻蝕深度為第三預(yù)定厚度。優(yōu)選地，該第三預(yù)定厚度為O. 5^3 μ m0
具體地，將晶圓放置于具有冷卻功能的ICP刻蝕機(jī)中，利用CF4/BC13氣體進(jìn)行刻蝕?？涛g機(jī)偏壓功率為20(T400W，刻蝕機(jī)功率為50(Tl000W，刻蝕溫度為O度；BCL3:6sccm ；CF4:60sccm ;刻蝕時(shí)間 600s。402 Ie :清洗去除刻蝕后的殘余光刻膠，并進(jìn)行N區(qū)刻蝕。具體地，使用高溫去光阻劑去除刻蝕后殘余光刻膠。4022 :分別在N型層和P型層上設(shè)置N電極和P電極，并在透明介質(zhì)層上沉積鈍化層。具體地,本步驟同本發(fā)明實(shí)施例三中3021，在此不再詳述。403 :為晶圓的底面蒸鍍反射層。其中，該步驟同本發(fā)明實(shí)施例三中303，在此不再詳述。404 :對(duì)晶圓進(jìn)行裂片操作，得到芯片。其中，該步驟同本發(fā)明實(shí)施例三中304，在此不再詳述。本發(fā)明實(shí)施例提供的上述方法帶來(lái)的有益效果是通過(guò)在LED的芯片的襯底層的底面和/或透明導(dǎo)電層的上表面附著透明介質(zhì)層；當(dāng)LED芯片的出射光分別從襯底層和透明導(dǎo)電層導(dǎo)出時(shí)，由于覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層的折射率高于襯底層，覆蓋在透明導(dǎo)電層上表面的透明介質(zhì)層的折射率高于透明導(dǎo)電層；這樣，透明介質(zhì)層分別與襯底層和透明導(dǎo)電層之間存在折射率差，使得更多的出射光導(dǎo)入到透明介質(zhì)層，從而增加了光從襯底層和/或透明導(dǎo)電層的透過(guò)率；又由于覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層包括若干從襯底層的底面延伸出的凸起；覆蓋在透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層包括若干從透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起 ，更多的光通過(guò)透明介質(zhì)層的若干凸起的表面出射，避免了出射時(shí)的全反射作用，從而增加了光從透明介質(zhì)層的透過(guò)率；有效增大了芯片中光的提取率，進(jìn)而提高了 LED的發(fā)光率。實(shí)施例五本發(fā)明實(shí)施例提供了一種LED的芯片的制備方法，方法流程包括501 提供襯底層，依次在襯底層上生長(zhǎng)N型層、發(fā)光層、P型層和透明導(dǎo)電層。其中，該步驟同本發(fā)明實(shí)施例四中401，在此不再詳述。502:在透明導(dǎo)電層的上表面形成由折射率高于透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層；分別在N型層和P型層上刻蝕N電極和P電極；并在透明介質(zhì)層上沉積鈍化層；得到晶圓。進(jìn)一步地，本步驟包括5021 :在透明導(dǎo)電層的上表面形成由折射率高于透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層。其中，該透明介質(zhì)層包括若干從透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起。具體地,本步驟包括5021a :在透明導(dǎo)電層的上表面蒸發(fā)一層折射率高于透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)層。具體地，本步驟同本發(fā)明實(shí)施例四中4021a，在此不再詳述。5021b :在透明介質(zhì)層的上表面沉積SiO2層。其中，假設(shè)SiO2層的厚度為第四預(yù)定厚度。優(yōu)選地，該第四預(yù)定厚度為O. 5 1 μ m。具體地，可利用PECVD沉積第四預(yù)定厚度的SiO2層。沉積溫度為20(Γ300度。
5021c :在SiO2層的上表面旋涂增粘劑。具體地，完成旋涂后，需烘烤晶圓，烘干溫度不低于100度。5021d :采用光刻膠對(duì)SiO2層的上表面進(jìn)行光刻操作，以在SiO2層的上表面形成若干預(yù)定圖形。具體地，本步驟同本發(fā)明實(shí)施例四中4021c，在此不再詳述。5021e :采用刻蝕機(jī)刻蝕SiO2層的上表面的預(yù)定圖形，得到刻蝕后的SiO2層。具體地，以上述第四預(yù)定厚度為刻蝕深度進(jìn)行刻蝕。本步驟同本發(fā)明實(shí)施例四中4021d，在此不再詳述。5021f :清洗去除刻蝕后的殘余光刻膠，以刻蝕后的SiO2層為掩膜體，對(duì)透明介質(zhì)層進(jìn)行高溫腐蝕，使腐蝕后的透明介質(zhì)層包括若干從透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的相互獨(dú)立的凸起。其中，可采用高溫硫酸(180度 260度)或其他對(duì)應(yīng)酸液對(duì)透明介質(zhì)層進(jìn)行腐蝕，以形成所需凸起。腐蝕深度為前述第三預(yù)定厚度。腐蝕的深度由酸液、酸液的溫度和腐蝕的時(shí)間決定。例如，將芯片所·在的圓片放置于260度的濃硫酸中腐蝕5min。5021g :去除刻蝕后的SiO2層，并進(jìn)行N區(qū)刻蝕。具體地，可使用氫氟酸或其他酸液將SiO2層去除。例如，將刻蝕后的圓片放置于HF酸(5%濃度)中2min，能夠去除Si02層。5022 :分別在N型層和P型層上刻蝕N電極和P電極，并在透明介質(zhì)層上沉積鈍化層。具體地，本步驟同本發(fā)明實(shí)施例四中4022，在此不再詳述。503 :為晶圓的底面蒸鍍反射層。其中，該步驟同本發(fā)明實(shí)施例四中403，在此不再詳述。504 :對(duì)晶圓進(jìn)行裂片操作，得到芯片。其中，該步驟同本發(fā)明實(shí)施例四中404，在此不再詳述。本發(fā)明實(shí)施例提供的上述方法帶來(lái)的有益效果是通過(guò)在LED的芯片的襯底層的底面和/或透明導(dǎo)電層的上表面附著透明介質(zhì)層；當(dāng)LED芯片的出射光分別從襯底層和透明導(dǎo)電層導(dǎo)出時(shí)，由于覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層的折射率高于襯底層，覆蓋在透明導(dǎo)電層上表面的透明介質(zhì)層的折射率高于透明導(dǎo)電層；這樣，透明介質(zhì)層分別與襯底層和透明導(dǎo)電層之間存在折射率差，使得更多的出射光導(dǎo)入到透明介質(zhì)層，從而增加了光從襯底層和/或透明導(dǎo)電層的透過(guò)率；又由于覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層包括若干從襯底層的底面延伸出的凸起；覆蓋在透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層包括若干從透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起，更多的光通過(guò)透明介質(zhì)層的若干凸起的表面出射，避免了出射時(shí)的全反射作用，從而增加了光從透明介質(zhì)層的透過(guò)率；有效增大了芯片中光的提取率，進(jìn)而提高了 LED的發(fā)光率。上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管的芯片，所述芯片包括襯底層、依次覆蓋在所述襯底層上的N型層、發(fā)光層、P型層和透明導(dǎo)電層、以及分別在所述N型層和所述P型層上引出的N電極和P電極，其特征在于， 所述芯片還包括覆蓋在所述襯底層的底面和/或所述透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層，覆蓋在所述襯底層的底面的所述透明介質(zhì)層的折射率高于所述襯底層的折射率，覆蓋在所述透明導(dǎo)電層的上表面的所述透明介質(zhì)層的折射率高于所述透明導(dǎo)電層的折射率；所述覆蓋在所述襯底層的底面的所述透明介質(zhì)層包括若干從所述襯底層的底面延伸出的凸起，所述覆蓋在所述透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層包括若干從所述透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片，其特征在于，每一個(gè)所述凸起的高度為O.5^3 μ m,每一個(gè)所述凸起的外接圓的直徑為O. 5飛μπι，相鄰所述凸起之間的間距為O. 5^10 μ m0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片，其特征在于，每一個(gè)所述凸起的側(cè)壁與所述襯底層的底面或所述透明導(dǎo)電層的上表面之間形成的銳角為3(Γ70度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的芯片，其特征在于，所述透明介質(zhì)層上設(shè)有反射層。
5.一種發(fā)光二極管的芯片的制備方法，其特征在于，所述方法包括 步驟1、提供襯底層，并依次在所述襯底層上生長(zhǎng)N型層、發(fā)光層、P型層和透明導(dǎo)電層； 步驟2、制備晶圓； 步驟3、對(duì)所述晶圓進(jìn)行裂片操作，得到芯片； 其中，所述制備晶圓，包括 分別在所述N型層和所述P型層上設(shè)置N電極和P電極，并在所述透明導(dǎo)電層上沉積鈍化層，在所述襯底層的底面形成由折射率高于所述襯底層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，得到晶圓；或者 在所述透明導(dǎo)電層的上表面形成由折射率高于所述透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，分別在所述N型層和所述P型層上設(shè)置N電極和P電極，并在所述透明介質(zhì)層上沉積鈍化層，得到晶圓；或者 在所述透明導(dǎo)電層的上表面形成由折射率高于所述透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，分別在所述N型層和所述P型層上設(shè)置N電極和P電極，并在所述透明介質(zhì)層上沉積鈍化層，在所述襯底層的底面形成由折射率高于所述襯底層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，得到晶圓； 其中，覆蓋在所述襯底層的底面的所述透明介質(zhì)層包括若干從所述襯底層的底面延伸出的凸起，覆蓋在所述透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層包括若干從所述透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述襯底層的底面形成由折射率高于所述襯底層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，包括 在所述鈍化層表面形成保護(hù)層； 在所述襯底層的底面蒸發(fā)一層折射率高于所述襯底層的透明介質(zhì)層； 采用光刻膠對(duì)所述透明介質(zhì)層的底面進(jìn)行光刻操作，以在所述透明介質(zhì)層的底面形成若干預(yù)定圖形；采用刻蝕機(jī)刻蝕所述透明介質(zhì)層的底面的所述預(yù)定圖形，使刻蝕后的所述透明介質(zhì)層包括若干從所述襯底層的底面延伸出的相互獨(dú)立的凸起； 清洗去除刻蝕后的殘余光刻膠及所述保護(hù)層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述透明導(dǎo)電層的上表面形成由折射率高于所述透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，包括 在所述透明導(dǎo)電層的上表面蒸發(fā)一層折射率高于所述透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)層； 采用光刻膠對(duì)所述透明介質(zhì)層的上表面進(jìn)行光刻操作，以在所述透明介質(zhì)層的上表面形成若干預(yù)定圖形； 采用刻蝕機(jī)刻蝕所述透明介質(zhì)層的上表面的所述預(yù)定圖形，使刻蝕后的所述透明介質(zhì)層包括若干從所述透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的相互獨(dú)立的凸起； 清洗去除刻蝕后的殘余光刻膠，并進(jìn)行N區(qū)刻蝕。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述透明導(dǎo)電層的上表面形成由折射率高于所述透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)制成的透明介質(zhì)層，包括 在所述透明導(dǎo)電層的上表面蒸發(fā)一層折射率高于所述透明導(dǎo)電層的透明介質(zhì)層； 在所述透明介質(zhì)層的上表面沉積SiO2層； 采用光刻膠對(duì)所述SiO2層的上表面進(jìn)行光刻操作，以在所述SiO2層的上表面形成若干預(yù)定圖形； 采用刻蝕機(jī)刻蝕所述SiO2層的上表面的所述預(yù)定圖形，得到刻蝕后的SiO2層； 清洗去除刻蝕后的殘余光刻膠，以刻蝕后的SiO2層為掩膜體，對(duì)所述透明介質(zhì)層進(jìn)行高溫腐蝕，使腐蝕后的所述透明介質(zhì)層包括若干從所述透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的相互獨(dú)立的凸起； 去除刻蝕后的SiO2層，并進(jìn)行N區(qū)刻蝕。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述采用光刻膠對(duì)所述透明介質(zhì)層的底面進(jìn)行光刻操作之前，還包括 在所述透明介質(zhì)層的底面旋涂增粘劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求6 8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述光刻操作的工序順序依次包括旋涂工序、軟烘工序、顯影工序和硬烘工序，所述軟烘的溫度為10(Γ120度，烘烤時(shí)間9(Tl80s ;所述硬烘的溫度為12(Γ160度，烘烤時(shí)間6(Tl80s ;以使每一個(gè)所述凸起的側(cè)壁與所述襯底層的底面或所述透明導(dǎo)電層的上表面之間形成的銳角為3(Γ70度。
11.根據(jù)權(quán)利要求6 8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述透明介質(zhì)層的厚度為O.5 3 μ m，每一個(gè)所述預(yù)定圖形的外接圓的直徑為O. 5 10μπι，相鄰所述預(yù)定圖形之間的間距為O. 5飛μ m,以使所述每一個(gè)所述凸起的高度為O. 5^3 μ m,每一個(gè)所述凸起的外接圓的直徑為O. 5飛μ m，相鄰所述凸起之間的間距為O. 5^10 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)光二極管的芯片及該芯片的制備方法，屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域。芯片襯底層、N型層、發(fā)光層、P型層和透明導(dǎo)電層、以及分別在N型層和P型層上引出的N電極和P電極，芯片還包括覆蓋在襯底層的底面和/或透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層；覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層的折射率高于襯底層的折射率；覆蓋在透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層的折射率高于透明導(dǎo)電層的折射率；覆蓋在襯底層的底面的透明介質(zhì)層包括若干從襯底層的底面延伸出的凸起；覆蓋在透明導(dǎo)電層的上表面的透明介質(zhì)層包括若干從透明導(dǎo)電層的上表面延伸出的凸起。本發(fā)明提高了LED的光提取效率。
文檔編號(hào)H01L33/00GK103050600SQ20121056389
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者張威, 徐瑾, 王江波 申請(qǐng)人:華燦光電股份有限公司