專利名稱：發(fā)光二極管芯片及其制作方法和具有該芯片的發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)光二極管芯片及其制作方法和 具有該芯片的發(fā)光二極管。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(Light-Emitting diode, LED)芯片是半導(dǎo)體電致發(fā)光器件，是通過 電子和空穴在PN界面區(qū)域結(jié)合而發(fā)光。最早出現(xiàn)的發(fā)光二極管芯片存在發(fā)光效率低、壽 命較短的缺點，該發(fā)光二極管芯片的襯底是采用光滑的平面，通過外延和芯片制程在襯底 上生長出η型層、發(fā)光層、ρ型層、η型電極層以及ρ型電極層，上述所述在襯底上生長的η 型層、發(fā)光層、P型層幾乎都是較為光滑的平面。上述所述在襯底上生長的η型層、發(fā)光層、 P型層存在缺陷，電子和空穴的非輻射復(fù)合幾率增加，發(fā)光效率降低。非輻射復(fù)合的能量最 終以熱量的形式釋放，致使發(fā)光二極管溫度升高，對發(fā)光二極管的使用壽命和穩(wěn)定性也有 較嚴(yán)重的影響。根據(jù)光的折射原理，光從光密(光在其中傳播速度較小的)介質(zhì)射到光疏 (即光在其中傳播速度較大的)介質(zhì)的界面時，光要離開法線折射，當(dāng)入射角增加到某種情 形時，折射線將沿表面進行，即折射角為90°，該入射角稱為臨界角。若入射角大于臨界角 時，這就出現(xiàn)了光的全反射。由于目前缺少高折射率的封裝材料，發(fā)光二極管芯片的主體材 料氮化鎵折射率遠高于封裝樹脂和空氣的折射率，根據(jù)發(fā)光二極管芯片的結(jié)構(gòu)和全反射原 理，對于普通發(fā)光二極管，大部分光線由于全反射，最終在發(fā)光二極管內(nèi)部轉(zhuǎn)化為熱能。不 僅降低了發(fā)光二極管的光取出效率，同時，較高的溫度會降低電子和空穴的輻射復(fù)合幾率， 進一步降低了發(fā)光二極管的發(fā)光效率。高溫升高，對發(fā)光二極管的壽命穩(wěn)定性等都有致命 的影響。所以，常規(guī)發(fā)光二極管芯片存在光取出效率低、穩(wěn)定性差等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要為解決現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)光二極管芯片光取出效率低的技術(shù)問題，提供一 種發(fā)光二極管芯片的制作方法、一種高光取出效率的發(fā)光二極管芯片及具有該芯片的發(fā)光二極管。本發(fā)明發(fā)光二極管芯片及其制作方法和具有該芯片的發(fā)光二極管的具體技術(shù)方 案如下一種發(fā)光二極管芯片的制作方法，包括如下步驟(a)提供一襯底，并在襯底正面形成有凸起微結(jié)構(gòu)的粗糙表面；(b)拋光處理，使粗糙表面形成單一晶面；(c)在拋光后的襯底正面，利用側(cè)向外延生長技術(shù)或者橫向外延技術(shù)依次生長第 一類型半導(dǎo)體層、發(fā)光層和第二類型半導(dǎo)體層；(d)通過刻蝕工藝在第一類型半導(dǎo)體層之上形成第三電極焊區(qū)；(e)在第三電極焊區(qū)上制作第三電極金屬層，在第二類型半導(dǎo)體層上制作第四電 極金屬層。
一種發(fā)光二極管芯片，包括襯底、形成于襯底正面的第一類型半導(dǎo)體層且所述第 一類型半導(dǎo)體層上形成有第三電極焊線區(qū)、形成于第一類型半導(dǎo)體層上的發(fā)光層、形成于 發(fā)光層上的第二電類型半導(dǎo)體層、形成于第二類型半導(dǎo)體層之上的第四電極金屬層以及形 成于第三電極焊線區(qū)之上的第三電極金屬層，其中，所述襯底正面具有凸起微結(jié)構(gòu)，所述凸 起微結(jié)構(gòu)的頂部位于單一晶面上。一種發(fā)光二極管，包括基座、與基座配合的封裝體、第一電極、與第一電極極性相 反的第二電極，其中，還包括上述的發(fā)光二極管芯片，所述發(fā)光二極管芯片位于基座與封裝 體之間，所述發(fā)光二極管芯片由第一電極與第二電極供電。本發(fā)明通過對襯底進行粗糙化，在襯底正面形成有凸起微型結(jié)構(gòu)，并對凸起微型 結(jié)構(gòu)的頂部進行拋光，使凸起微型結(jié)構(gòu)的頂部位于同一單晶面上，然后在同一單晶面上使 用側(cè)向外延生長技術(shù)或者橫向外延技術(shù)生長外延層，降低了本發(fā)明的外延層晶體結(jié)構(gòu)缺 陷，提高了本發(fā)明發(fā)光二極管芯片的內(nèi)量子效率；同時由于凸起微結(jié)構(gòu)的存在，減少光線在 發(fā)光二極管芯片內(nèi)部進行全發(fā)射的幾率，提高了本發(fā)明發(fā)光二極管芯片的外量子效率，所 以本發(fā)明的技術(shù)方案提高了發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率，實現(xiàn)了本發(fā)明的發(fā)明目的。


圖1是本發(fā)明第一實施例的發(fā)光二極管芯片的制作流程圖；圖2是本發(fā)明第二實施例的發(fā)光二極管芯片的制作流程圖；圖3是本發(fā)明第四實施例的襯底結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明第四實施例的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明第五實施例的發(fā)光二極管倒裝芯片結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明第六實施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合 附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用 以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖1是本發(fā)明第一實施例的發(fā)光二極管芯片的制作流程圖，參照圖一，提出本發(fā) 明第一實施例。本實施例的發(fā)光二極管芯片的制作方法，包括如下步驟步驟SlOO 提供一襯底，并在襯底正面形成有凸起微結(jié)構(gòu)的粗糙表面。所述襯底 可以是藍寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、氮化鋁和氮化鎵襯底其中之一。利用研磨技術(shù)通過研磨 砂紙對襯底正面進行研磨，達到襯底正面粗糙化，形成凸起微結(jié)構(gòu)。當(dāng)然也可以采用其他機 械研磨的方法對襯底進行研磨。這些凸起微結(jié)構(gòu)可以改變光線的傳播角度，進而改善發(fā)光 二極管芯片的全反射環(huán)境，降低發(fā)生全發(fā)射的幾率。步驟S200 對襯底正面進行拋光處理，使步驟SlOO中研磨而成的粗糙表面形成單 一晶面，也就是說，通過拋光處理使凸起微結(jié)構(gòu)的頂端處于同一單晶面；所述同一單晶面是 指晶面指數(shù)一致。在同一單晶面上生長外延層的晶格缺陷較不在同一單晶面生長的外延層 的要少，即減少了外延層中無效復(fù)合發(fā)生，提高了外延層的內(nèi)量子效率。所述無效復(fù)合為電子和空穴的復(fù)合，能量以熱能的形式散發(fā)而不是以光能的形式散發(fā)。步驟S300 在拋光后的襯底正面，利用側(cè)向外延生長技術(shù)或者橫向外延技術(shù)依次 生長第一類型半導(dǎo)體層、發(fā)光層和第二類型半導(dǎo)體層；所述側(cè)向外延生長技術(shù)(Epitaxial Lateral Overgrowth ；EL0G)主要是在圖案化的襯底上(此時即具有凸起微結(jié)構(gòu)的襯底)利 用側(cè)向外延生長半導(dǎo)體晶體層，減少穿透位錯缺陷，改善外延晶體質(zhì)量，進而提升內(nèi)部量子 效率。而所述橫向外延技術(shù)(Lateral Epitaxial Pattern Substrate ;LEPS)，可以有效地 降低外延層中的穿透位錯，能有效提升發(fā)光二極管的發(fā)光效率。通過使用側(cè)向外延生長技 術(shù)或者橫向外延技術(shù)，本實施例的外延層的晶格缺陷進一步減少，進一步提高了外延層的 內(nèi)量子效率。所述側(cè)向外延生長技術(shù)或者橫向外延技術(shù)為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。步驟S400 通過刻蝕工藝，豎直依次刻蝕部分第二類型半導(dǎo)體層、發(fā)光層直至露 出第一類型半導(dǎo)體層為止，露出的第一類型半導(dǎo)體層為第三電極焊區(qū)。步驟S500 通過蒸鍍或者磁控濺射等現(xiàn)有工藝在第三電極焊區(qū)形成第三電極金 屬層和在第二類型半導(dǎo)體層上部分區(qū)域形成第四電極金屬層。這樣就完成了發(fā)光二極管芯片一般的制程。本實施例中，第一類型半導(dǎo)體為N型 或者P型中的一種，第二類型半導(dǎo)體則為另一種。本實施例的半導(dǎo)體材料為氮化鎵(GaN)、 氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵(AWaN)和氮化銦鋁鎵(AWaInN)為主的III-V族氮化物材料 中的一種。所述第三電極金屬層和第四電極金屬層的材料可以一致也可以不同，本實施例 優(yōu)選第三電極金屬層和第四電極金屬層的材料一致，都為金屬金。當(dāng)然作為電極材料的還 可以有鈦、鋁、鉬、鉻等金屬。第三電極金屬層和第四電極金屬層的結(jié)構(gòu)可以為一層金屬層， 也可以為多層金屬的組合結(jié)構(gòu)。本實施例，通過對襯底進行粗糙化，在襯底正面形成有凸起微型結(jié)構(gòu)，并對凸起微 型結(jié)構(gòu)的頂部進行拋光，使凸起微型結(jié)構(gòu)的頂部位于同一單晶面上，然后在同一單晶面上 使用側(cè)向外延生長技術(shù)或者橫向外延技術(shù)生長外延層，使本發(fā)明的外延層晶體結(jié)構(gòu)缺陷較 少，提高了本發(fā)明發(fā)光二極管芯片的內(nèi)量子效率；同時由于凸起微結(jié)構(gòu)的存在，減少光線在 發(fā)光二極管芯片內(nèi)部進行全發(fā)射的幾率，提高了本發(fā)明發(fā)光二極管芯片的外量子效率，所 以本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點是提高了發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率，同時也進一步增加了發(fā) 光二極管芯片的穩(wěn)定性。為了進一步提高發(fā)光二極管芯片的外力量子效率，本實施例優(yōu)選 粗糙表面的輪廓算術(shù)平均偏差為0. 05 5um。圖2是本發(fā)明第二實施例的發(fā)光二極管芯片的制作流程圖，在第一實施例的基礎(chǔ) 上，參照圖2，分別提出本發(fā)明的第二實施例和第三實施例。第二實施例本實施例優(yōu)選襯底為藍寶石；半導(dǎo)體材料為氮化鎵；第一類型半導(dǎo)體為N型氮化 鎵；第二類型半導(dǎo)體為P型氮化鎵；第三電極金屬層和第四電極金屬層的材料一致，都為 鈦、鋁、鈦、金多層金屬膜層結(jié)構(gòu)，各金屬膜層的厚度依次為5nm、200nm、15nm、100nm。在步驟SlOO中，通過使用現(xiàn)有的機械研磨工藝對藍寶石襯底的正面進行處理以 形成粗糙表面。該粗糙表面的輪廓算術(shù)平均偏差為0. 2 2um，更有利于降低光線在發(fā)光 二極管芯片中發(fā)生全反射的幾率。并且優(yōu)選研磨形成的凸起微結(jié)構(gòu)為錐狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)光的 反射和折射原理，錐狀結(jié)構(gòu)更能降低全反射的幾率，提高發(fā)光二極管芯片的外量子效率。當(dāng) 然，所述錐狀結(jié)構(gòu)也可以通過刻蝕工藝形成。6
在步驟S200中，對襯底的粗糙表面進行機械拋光處理，根據(jù)不同的粗糙程度，調(diào) 整拋光機的轉(zhuǎn)速和壓力，控制拋光速度和精度，使凸起微結(jié)構(gòu)的頂部形成單一晶面，以利于 橫向外延技術(shù)橫向生長外延晶體。本實施例中優(yōu)選在步驟S200和S300之間還包括步驟S210，所述步驟S210為選 取98wt%的H2S04和63wt%的H3P04比例為1 1 5 1的混合液作為腐蝕液，在溫度 為20-400攝氏度條件下，對襯底正面進行腐蝕處理5 60分鐘。本實施例優(yōu)選98Wt%的 H2S04和63wt%&H3P04比例為3 1，處理溫度為50攝氏度，處理時間長度為30分鐘。 通過腐蝕處理，一方面，可以將缺陷區(qū)域腐蝕掉，可以大幅度提高外延晶體質(zhì)量，減少缺陷 密度，進一步提高內(nèi)量子效率。所述缺陷區(qū)包括襯底本身存在的缺陷區(qū)和在機械粗化過程 中引入的損傷層。另一方面，缺陷區(qū)的減少可以減少光線在襯底與外延層界面的散射損失， 進一步提高外量子效率。在步驟S300中，利用橫向外延技術(shù)依次生長N型氮化鎵層、發(fā)光層、P型氮化鎵層， 所述發(fā)光層為多量子阱氮化鎵層。本實施例中優(yōu)選在步驟S400與S500之間還包括步驟S410，所述步驟S410為在P型半導(dǎo)體層之 上還形成一電流擴散層，所述電流擴散層為透明的，優(yōu)選ITO層。由于發(fā)光二極管芯片P型 半導(dǎo)體層的橫向電流流通能力較差，增加一 ITO層，有利于改善芯片中電流分布的均勻性， 增加發(fā)光二極管芯片內(nèi)部的電流的流通面積，提高發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。在步驟S400與S410之間還包括步驟S420，所述步驟S420為在P型半導(dǎo)體層之 上形成一二維電子氣擴散層。步驟S420為進一步增加電流在發(fā)光二極管芯片內(nèi)的均勻流 通，提高發(fā)光二極管芯片的利用率。在一些實際生產(chǎn)工藝中也可以不具有該步驟。步驟S500，通過蒸鍍或者磁控濺射等現(xiàn)有工藝在第三電極焊區(qū)形成第三電極金屬 層和在電流擴散層部分區(qū)域形成第四電極金屬層。第三實施例本實施例是在第二實施例的基礎(chǔ)上，繼續(xù)對第二實施例制作的發(fā)光二極管芯片進 行處理，提出一種發(fā)光二極管倒裝芯片的制作方法。參照圖2，本實施例的發(fā)光二極管芯片 制作方法除了步驟SlOO至步驟S500，還包括步驟S600、步驟S700、步驟S800，具體如下步驟S600 對藍寶石襯底的背面減薄，本實施例的減薄是通過機械研磨的方法實 現(xiàn)。減薄的厚度隨藍寶石襯底厚度決定，為本領(lǐng)技術(shù)人員很容易可以確定的。減薄后的藍 寶石襯底的背面也形成了粗糙表面，有利于增加出光。步驟S700 提供一基材，所述基材上具有與第三電極金屬層、第四電極金屬層相 對應(yīng)的第三電極和第四電極；所述基材可以是長方體硅基板。所述硅基板有第三電極和第 四電極的一面優(yōu)選鍍有襯底反射層，以增加倒裝芯片的出光。當(dāng)然為了減少制作成本，作為 本實施例的變形也可以不加襯底反射層。步驟S800 將第三電極金屬層、第四電極金屬層分別于第三電極、第四電極電連 接，襯底背面朝上，形成發(fā)光二極管倒裝芯片。所述第三電極與所述第四電極絕緣。第三電 極金屬層、第四電極金屬層通過導(dǎo)電膠與第三電極、第四電極電連接。第三電極金屬層、第 四電極金屬層也可以通過焊接與第三電極、第四電極電連接。為了進一步增加倒裝芯片的出光效率，本實施例優(yōu)選還包括步驟S610，具體如下步驟S610 在第二類型半導(dǎo)體層上的電流擴散層中沒有第三電極金屬層覆蓋的 地方形成一反射層。所述反射層可以只有一金屬層，也可以為包括一低折射率的透明介質(zhì) 層和一金屬層組成的高反的反射層。該反射層的金屬優(yōu)選金屬銀。本發(fā)明的第三實施例制成的倒裝芯片，不僅可以提高產(chǎn)品光取出效率，還可以增 加熱傳導(dǎo)。本發(fā)明還提供了發(fā)光二極管芯片和發(fā)光二極管的實施例，具體如下描述。第四實施例圖3是本發(fā)明第四實施例的襯底結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明第四實施例的發(fā)光二 極管芯片結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖3、圖4，提出本發(fā)明第四實施例。本實施例的發(fā)光二極管芯片包括襯底1、 形成于襯底正面的第一類型半導(dǎo)體層2且所述第一類型半導(dǎo)體層2上還形成有第三電極焊 線區(qū)、形成于第一類型半導(dǎo)體層2上的發(fā)光層3、形成于發(fā)光層3上的第二電類型半導(dǎo)體層 4、形成于第二類型半導(dǎo)體層4之上的第四電極金屬層7以及形成于第三電極焊線區(qū)之上的 第三電極金屬層8，其中，所述襯底正面具有凸起微結(jié)構(gòu)12，所述凸起微結(jié)構(gòu)12的頂部位于 單一晶面上。第一類型半導(dǎo)體為N型或者P型中的一種，則第二類型半導(dǎo)體為N型或者P型中的 另一種。本實施例優(yōu)選第一類型半導(dǎo)體為N型半導(dǎo)體，第二類型半導(dǎo)體為P型半導(dǎo)體。另 外一種情況，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本技術(shù)領(lǐng)域基礎(chǔ)知識很容易得到，在此不再贅述。發(fā)光二極管芯片的半導(dǎo)體材料可以為氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵 (AlGaN)和氮化銦鋁鎵(AWaInN)為主的III-V族氮化物材料中的一種。本實施例優(yōu)選發(fā) 光二極管芯片的半導(dǎo)體材料為氮化鎵。因此，本實施例的第一類型半導(dǎo)體層2為N型氮化 鎵層2，第二類型半導(dǎo)體層4為P型氮化鎵層4。所述襯底可以是藍寶石、碳化硅、硅、砷化鎵、氮化鋁和氮化鎵襯底其中之一。本實 施例優(yōu)選所述襯底1為藍寶石。本實施例的藍寶石襯底1的正面經(jīng)過粗糙化處理，藍寶石 襯底1正面形成有凸起微結(jié)構(gòu)12，并且所述凸起微結(jié)構(gòu)12的頂部位于單一晶面上。形成這 種凸起微結(jié)構(gòu)12具有降低光線在發(fā)光二極管芯片內(nèi)部進行全反射的幾率的功能。此時，具 有粗糙表面的藍寶石襯底1相當(dāng)于圖像化襯底。本實施例優(yōu)選N型氮化鎵層2與藍寶石襯底1之間還具有為了緩沖晶格失配一層 緩沖層。所述緩沖層為本征半導(dǎo)體層，優(yōu)選本征氮化鎵層或氮鋁鎵層。在緩沖層上還依次形 成有N型氮化鎵層2、發(fā)光層3、P型氮化鎵層4構(gòu)成外延層。所述外延層是通過MOCVD (金 屬有機物化學(xué)氣相沉積)設(shè)備采用橫向外延技術(shù)生長而成，晶格缺陷少。本實施例優(yōu)選所述凸起微結(jié)構(gòu)12為錐狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)光的反射和折射原理，錐狀結(jié) 構(gòu)更能降低光線全反射的幾率，提高發(fā)光二極管芯片的外量子效率。進一步優(yōu)選所述表面 輪廓算術(shù)平均偏差為0. 05 5um，輪廓單峰平均間距為0. 02 5um，以更好的提高發(fā)光二 極管芯片的外量子效率。兩相鄰輪廓單峰的最高點在中線上的投影長度，在取樣長度內(nèi)，輪 廓單峰間距的平均值，就是輪廓單峰平均間距。進一步，在所述P型氮化鎵層4和第四電極金屬層7之間還形成有電流擴散層6。 由于發(fā)光二極管芯片P型氮化鎵層4橫向電流流通能力較差，增加一 ITO層，有利于改善芯片中電流分布的均勻性，增加發(fā)光二極管芯片內(nèi)部的電流的流通面積，提高發(fā)光二極管芯 片的發(fā)光效率。進一步，在P型氮化鎵層4和電流擴散層6之間還形成有二維電子氣擴散層5。進 一步增加電流在發(fā)光二極管芯片內(nèi)的均勻流通，提高發(fā)光二極管芯片的利用率。在一些實 際生產(chǎn)發(fā)光二極管芯片中也可以不具有該二維電子氣擴散層5。所述第三電極金屬層8和第四電極金屬層7的材料可以一致也可以不同，可以是 單層結(jié)構(gòu)也可以是多層金屬薄膜結(jié)構(gòu)。本實施例優(yōu)選第三電極金屬層和第四電極金屬層的 材料一致，都為金屬金。當(dāng)然作為電極材料的還可以有金屬鈦、鋁、鉬、鉻、金等金屬。所述 第三電極金屬層8和第四電極金屬層7厚度為0. 2 3um。進一步，第三電極金屬層8的圖形線條至第四電極金屬層7形成的圖形線條距離 相等，以提供均勻電場和電流。本發(fā)明通過對襯底進行粗糙化，在襯底正面形成有凸起微型結(jié)構(gòu)，并對凸起微型 結(jié)構(gòu)的頂部進行拋光，使凸起微型結(jié)構(gòu)的頂部位于同一單晶面上，然后在同一單晶面上使 用側(cè)向外延生長技術(shù)或者橫向外延技術(shù)生長外延層，降低了本發(fā)明的外延層晶體結(jié)構(gòu)缺 陷，提高了本發(fā)明發(fā)光二極管芯片的內(nèi)量子效率；同時由于凸起微結(jié)構(gòu)的存在，減少光線在 發(fā)光二極管芯片內(nèi)部進行全發(fā)射的幾率，提高了本發(fā)明發(fā)光二極管芯片的外量子效率，所 以本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點是提高了發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。為了進一步提高發(fā)光二 極管芯片的外力量子效率，本實施例優(yōu)選粗糙表面的輪廓算術(shù)平均偏差為0. 05 5um。第五實施例圖5是本發(fā)明第五實施例的發(fā)光二極管倒裝芯片結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖5，在第四實 施例的基礎(chǔ)上，提出本發(fā)明的第五實施例。本實施例的發(fā)光二極管倒裝芯片是在對第四實 施例的發(fā)光二極管芯片進行一步處理而得到新的發(fā)光二極管芯片的基礎(chǔ)上得的發(fā)光二極 管倒裝芯片。所述進一步處理結(jié)果如下所述新的發(fā)光二極管芯片的藍寶石襯底1的背面 經(jīng)過機械研磨減薄處理，并形成背面粗糙結(jié)構(gòu)13，使發(fā)光二極管倒裝芯片可以更好的出光。 進一步，優(yōu)選所述新的發(fā)光二極管芯片的P型氮化鎵層4上電流擴散層6沒有被第四電極 金屬層7覆蓋的區(qū)域形成一反射層9。所述反射層9可以只有一金屬層，也可以為包括一低 折射率的透明介質(zhì)層和一金屬層組成的高反的反射層9。該反射層9的金屬優(yōu)選金屬銀。 通過這反射層可以增加本實施例的發(fā)光二極管倒裝芯片的光取出效率。本實施例的發(fā)光二極管倒裝芯片包括一基材10和新的發(fā)光二極管芯片。所述基 材至少具有一長方體硅基板101。所述基材10上還具有與第三電極金屬層8、第四電極金 屬層7相對應(yīng)的第三電極103和第四電極104 ；所述新的發(fā)光二極管芯片的第三電極金屬 層8、第四電極金屬層7分別于第三電極103、第四電極104電連接，且所述新的發(fā)光二極管 芯片的襯底背面朝上。所述硅基板101有第三電極和第四電極的一面優(yōu)選鍍有基材反光層 102，以增加倒裝芯片的出光。當(dāng)然為了減少制作成本，作為本實施例的變形也可以不加基 材反光層。本實施例的發(fā)光二極管倒裝芯片，不僅可以提高產(chǎn)品光取出效率，還可以增加熱 傳導(dǎo)。因為發(fā)光二極管芯片產(chǎn)生的熱量通過金屬很快就能傳導(dǎo)到基材上，所以能增加熱傳 導(dǎo)的速度，增加發(fā)光二極管倒裝芯片的穩(wěn)定性。第六實施例圖6是本發(fā)明第六實施例的發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖6，提出本發(fā)明第六實9施例。本實施例的發(fā)光二極管包括基座200、與基座200配合的封裝體600、第一電極300、 與第一電極300極性相反的第二電極400，還包括上述發(fā)光二極管芯片或者上述發(fā)光二極 管倒裝芯片，在本實施例中，上述發(fā)光二極管芯片或者上述發(fā)光二極管倒裝芯片統(tǒng)稱為發(fā) 光二極管芯片500，所述發(fā)光二極管芯片500位于基座200與封裝體600之間，所述發(fā)光二 極管芯片500由第一電極300與第二電極400供電。所述基座200具有固晶區(qū)201，所述 第一電極300和第二電極400分別位于固晶區(qū)201的兩邊。所述發(fā)光二極管芯片500固定 位于固晶區(qū)201中，并通過金線700將第三電極或第三電極金屬層、第四電極或第四電極金 屬層分別與第一電極300、第二電極400連接。金線700還用于將第一電極300、第二電極 400從封裝體600中引出。所述封裝體600包括具有熒光粉的封裝樹脂。本實施例的發(fā)光 二極管通過第一電極300、第二電極400通電后，電流經(jīng)過發(fā)光層，使發(fā)光層發(fā)光，光線通過 折射從發(fā)光二極管芯片射出，由于襯底具有凸起微結(jié)構(gòu)且所述凸起微結(jié)構(gòu)的頂部位于單一 晶面上，所以能同時提高發(fā)光二極管芯片的內(nèi)量子效率和外量子效率，進而增加了發(fā)光二 極管的光的射出亮度。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，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、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于，包括如下步驟(a)提供一襯底，并在襯底正面形成有凸起微結(jié)構(gòu)的粗糙表面；(b)拋光處理，使粗糙表面形成單一晶面；(c)在拋光后的襯底正面，利用側(cè)向外延生長技術(shù)或者橫向外延技術(shù)依次生長第一類 型半導(dǎo)體層、發(fā)光層和第二類型半導(dǎo)體層；(d)通過刻蝕工藝在第一類型半導(dǎo)體層之上形成第三電極焊區(qū)；(e)在第三電極焊區(qū)上制作第三電極金屬層，在第二類型半導(dǎo)體層上制作第四電極金屬層。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于，所述粗糙表面的輪 廓算術(shù)平均偏差為0. 05 5um。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于，在步驟(b)、(c)之 間還包括步驟(bl)(bl)選取98wt% H2S04和63wt% H3P04比例為1 1 5 1的混合液作為腐蝕液， 在溫度為20 400攝氏度下，對襯底進行腐蝕處理，處理時間為5 60分鐘。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于，在步驟(d)之后，步 驟(e)之前，還包括步驟(dl)(dl)在第二類型半導(dǎo)體層上形成電流擴散層。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于，在步驟(d)之后，步 驟(dl)之前，還包括步驟(d2)(d2)在第二類型半導(dǎo)體層上形成二維電子氣擴散層。
6.如權(quán)利要求1至5任一項所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于，還包括如 下步驟(f)對襯底背面研磨減??；(g)提供一基材，所述基材上具有與第三電極金屬層、第四電極金屬層相對應(yīng)的第三電 極和第四電極；(h)將第三電極金屬層、第四電極金屬層分別于第三電極、第四電極電連接，襯底背面 朝上。
7.如權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管芯片的制作方法，其特征在于，所述步驟(e)之后、 步驟⑴之前，還包括步驟(el)(el)在第二類型半導(dǎo)體層上沒有被第四電極金屬層覆蓋的區(qū)域形成一反射層。
8.一種發(fā)光二極管芯片，包括襯底、形成于襯底正面的第一類型半導(dǎo)體層且所述第一 類型半導(dǎo)體層上形成有第三電極焊線區(qū)、形成于第一類型半導(dǎo)體層上的發(fā)光層、形成于發(fā) 光層上的第二電類型半導(dǎo)體層、形成于第二類型半導(dǎo)體層之上的第四電極金屬層以及形成 于第三電極焊線區(qū)之上的第三電極金屬層，其特征在于，所述襯底正面具有凸起微結(jié)構(gòu)，所 述凸起微結(jié)構(gòu)的頂部位于單一晶面上。
9.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述凸起微結(jié)構(gòu)為錐狀結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述凸起微結(jié)構(gòu)形成的表面的 輪廓算術(shù)平均偏差為0. 05 5um，輪廓單峰平均間距為0. 02 5um。
11.如權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，在第二類型半導(dǎo)體層和第四電極金屬層之間還形成有電流擴散層。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，在第二類型半導(dǎo)體層和電流 擴散層之間還形成有二維電子氣擴散層。
13.如權(quán)利要求8至12任一項所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，還包括基材，所述 基材具有與第三電極金屬層、第四電極金屬層相對應(yīng)的第三電極和第四電極；所述第三電 極金屬層、第四電極金屬層分別于第三電極、第四電極電連接，襯底背面朝上。
14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，在第二類型半導(dǎo)體層上沒有 被第四電極金屬層覆蓋的區(qū)域形成有一反射層。
15.一種發(fā)光二極管，包括基座、與基座配合的封裝體、第一電極、與第一電極極性相反 的第二電極，其特征在于，還包括如權(quán)利要求8至14任一項所述的發(fā)光二極管芯片，所述發(fā) 光二極管芯片位于基座與封裝體之間，所述發(fā)光二極管芯片由第一電極與第二電極供電。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種發(fā)光二極管芯片、一種發(fā)光二極管芯片的制作方法、及具有該芯片的發(fā)光二極管。本發(fā)明發(fā)光二極管芯片的制作方法包括首先，提供一襯底并在襯底正面形成有凸起微結(jié)構(gòu)的粗糙表面；其次，拋光處理，使粗糙表面形成單一晶面；再次，在拋光后的襯底正面，利用側(cè)向外延生長技術(shù)或者橫向外延技術(shù)依次生長外延層并形成電極。本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片的襯底具有單一晶面的凸起微結(jié)構(gòu)，能降低外延層的晶格缺陷，提高內(nèi)量子效率，同時，又能減少光在發(fā)光二極管芯片內(nèi)部發(fā)生全反射的幾率，提高了外量子效率，因此，本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片具有高光取出效率。
文檔編號H01L33/02GK102054911SQ20091010994
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者張旺, 胡紅坡, 蘇喜林, 謝春林 申請人:比亞迪股份有限公司