一種發(fā)光二極管芯片及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管(Light-Emitting D1de，簡稱LED)領(lǐng)域，特別涉及一種LED芯片及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED具有壽命長和節(jié)能等特性，如今已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。隨著對LED要求的不斷提高，高的光效和低的成本成為LED的重要發(fā)展方向。
[0003]LED 一般包括LED芯片和封裝體。LED芯片包括襯底和在襯底上生長的外延層。外延層包括依次設(shè)置的N型層、量子阱層(也稱發(fā)光層)、P型層、以及分別設(shè)置在N型層和P型層上的N電極和P電極。當(dāng)在N型層和P型層上分別施加正、負電壓以使LED處于工作狀態(tài)時，P型層中的空穴與N型層的電子在量子阱層中復(fù)合而發(fā)光。其中，量子阱層發(fā)出的光是向四周射出的，射向襯底方向的光將被經(jīng)過的外延層、襯底、以及封裝體吸收。現(xiàn)有技術(shù)將封裝體上與襯底底面緊貼的部分設(shè)置成反光面，當(dāng)光達到反光面時，將被反射回去。
[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:
[0005]量子阱層發(fā)出的光需要依次穿過外延層和襯底后才能達到反光面，然后被反射回去，再次經(jīng)過外延層和襯底后才從LED中出來，光傳輸?shù)木嚯x比較長。長距離的傳輸將導(dǎo)致光在LED內(nèi)部被大量吸收，嚴(yán)重降低了光效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實施例提供了一種LED芯片及其制備方法。所述技術(shù)方案如下:
[0007]一方面，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管芯片，所述發(fā)光二極管芯片包括襯底、在所述襯底上依次生長的GaN緩沖層、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型層上生長的N電極和P電極，
[0008]所述發(fā)光二極管芯片還包括反射杯，所述襯底上設(shè)有與所述反射杯相匹配的杯狀凹槽，所述反射杯設(shè)在所述杯狀凹槽內(nèi)且位于所述襯底與所述GaN緩沖層之間，所述反射杯的杯口朝向所述GaN緩沖層。
[0009]在第一實施方式中，所述反射杯包括覆蓋在所述襯底上的第一子層，所述第一子層由Ag制成，厚度是0.1um?lum。
[0010]在第二實施方式中，所述第一子層上背向所述襯底的面為粗化面。
[0011 ] 在第三實施方式中，所述反射杯還包括設(shè)置在所述第一子層和所述GaN緩沖層之間的第二子層，所述第二子層由AlN制成，厚度是0.0lum?lum。
[0012]在第四實施方式中，所述發(fā)光層設(shè)置在所述反射杯的杯沿下方。
[0013]在第五實施方式中，所述襯底上的杯狀凹槽的內(nèi)壁是粗化內(nèi)壁。
[0014]另一方面，本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管芯片的制備方法，所述方法包括:
[0015]提供襯底，并在所述襯底上制備杯狀凹槽；
[0016]在所述杯狀凹槽內(nèi)依次生長反射杯、GaN緩沖層、N型層、發(fā)光層和P型層，得到發(fā)光二極管外延片；所述反射杯的杯口朝向所述GaN緩沖層；
[0017]在所述發(fā)光二極管外延片的P型層上生長透明導(dǎo)電層，并在所述N型層和所述P型層上分別生長N電極和P電極；
[0018]對所述發(fā)光二極管外延片進行裂片，得到所述發(fā)光二極管芯片。
[0019]在第一實施方式中，所述反射杯包括覆蓋在所述襯底上的第一子層，所述在杯狀凹槽內(nèi)生長反射杯，包括:
[0020]通過蒸鍍方式在所述杯狀凹槽內(nèi)蒸鍍第一子層，所述第一子層由Ag制成，所述第一子層的厚度為0.lum-lum。
[0021]在第二實施方式中，所述方法還包括:
[0022]將蒸鍍有所述第一子層的襯底布置在真空或氮氣氣氛下，并經(jīng)過400°C _600°C退火，使所述第一子層的表面在退火后起球，以形成粗化表面。
[0023]在第三實施方式中，所述反射杯還包括設(shè)置在所述第一子層和所述GaN緩沖層之間的第二子層，所述方法還包括:
[0024]通過物理或化學(xué)沉積的方法在所述第一子層上沉積第二子層，所述第二子層由AlN制成，所述第二子層的厚度是0.0lum?lum。
[0025]本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0026]通過將反射杯設(shè)在襯底和GaN緩沖層之間，該反射杯距離發(fā)光層比較近，幾乎貼近LED的發(fā)光區(qū)域，使得發(fā)光層發(fā)出的光在LED內(nèi)經(jīng)過短距離的傳輸就能被反射杯反射出去，從而大大減少了 LED器件對光的吸收，提高了 LED芯片的光取出效率。并且，由于反射杯呈杯狀且杯口朝向GaN緩沖層，增大了反射面的面積，進一步提高了 LED芯片的光取出效率。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1是本發(fā)明實施例提供的一種發(fā)光二極管芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實施例提供的一種發(fā)光二極管芯片的制備方法的流程圖；
[0030]圖3是本發(fā)明實施例提供的又一種發(fā)光二極管芯片的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0031]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0032]實施例一
[0033]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管(Light-Emitting D1de，簡稱LED)芯片，參見圖1，該LED芯片包括襯底1、在襯底I上依次生長的GaN緩沖層3、N型層4、發(fā)光層5、P型層6和透明導(dǎo)電層7、以及分別在N型層4和P型層6上生長的N電極8和P電極9。
[0034]該LED芯片還包括反射杯2，襯底I上設(shè)有杯狀凹槽，反射杯2設(shè)在杯狀凹槽內(nèi)且位于襯底I與GaN緩沖層3之間，反射杯2的杯口朝向GaN緩沖層3。
[0035]通過將反射杯2設(shè)在襯底I和GaN緩沖層3之間，該反射杯2距離發(fā)光層5比較近，幾乎貼近LED的發(fā)光區(qū)域，使得發(fā)光層5發(fā)出的光在LED內(nèi)經(jīng)過短距離的傳輸就能被反射杯2反射出去，從而大大減少了 LED器件對光的吸收，提高了 LED芯片的光取出效率。并且，由于反射杯2呈杯狀且杯口朝向GaN緩沖層3，反射面的面積比較大，進一步提高了 LED芯片的光取出效率。
[0036]其中，可以采用光刻和刻蝕工藝在襯底I上加工杯狀凹槽，該杯狀凹槽的截面可以是倒梯形。
[0037]在本實施例的第一實施方式中，襯底I上的杯狀凹槽的內(nèi)壁可以是粗化內(nèi)壁。可以通過圖形化藍寶石襯底(Patterned Sapphire Substrate，簡稱PSS)技術(shù)，將杯狀凹槽的內(nèi)壁粗化。由于LED發(fā)出的光在出射過程中被折射多次，光出射的路徑被改變，因此，有部分光能夠繞過反射杯2射到襯底I表面。而襯底I上的杯狀凹槽的粗化內(nèi)壁能夠?qū)⒐夥瓷涑鋈ィ瑴p少光的吸收，提高光出射效率。
[0038]其中，發(fā)光層5可以設(shè)置在反射杯2的杯沿2a上方，也可以設(shè)置在反射杯2的杯沿2a處，還可以設(shè)置在反射杯2的杯沿2a下方。在本實施例的第二實施方式中，發(fā)光層5設(shè)在反射杯2的杯沿2a下方。當(dāng)發(fā)光層5設(shè)在反射杯2的杯沿2a下方時，意味著發(fā)光層5射向襯底I方向的光將全部洛入反射杯2中，這樣將提尚反射杯2的反射效率，從而提尚光出射效率。
[0039]其中，該反射杯2包括覆蓋在襯底I上的第一子層21。第一子層21用于反射光，第一子層21的材質(zhì)可以是反光率較高的材質(zhì)，例如Ag，Ag的反光率可達99%以上。在本實施例的第三實施方式中，第一子層21可以由Ag制成，厚度可以是0.1um?lum?？梢圆捎谜翦兊姆绞皆谝r底I上蒸鍍第一子層21。
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