專利名稱：一種結(jié)構(gòu)改良的led芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片。
背景技術(shù)：
因過度開發(fā)導(dǎo)致全球面臨能源短缺以及地球環(huán)境巨變的威脅，新型且節(jié)能省碳 概念的光源成為二十一世紀(jì)照明最重要的研究課題之一。發(fā)光二極管(Light Emitting Diode——LED)無疑是最具開發(fā)潛力的綠色照明光源的代表；發(fā)光二極管具有體積小、發(fā)熱 量低、耗電量小、壽命長、反應(yīng)速度快、環(huán)保以及高亮度等優(yōu)點(diǎn)。憑借上述多方面的優(yōu)點(diǎn)，發(fā) 光二極管應(yīng)用越來越普遍且應(yīng)用范圍日漸多元化，如交通信號(hào)燈、車用照明設(shè)備、戶外顯示 器、液晶電視以及手機(jī)背光源等。隨著LED芯片制備技術(shù)不斷地提高，如何提高亮度成為LED進(jìn)入照明領(lǐng)域的重要 指標(biāo)，其中以氮化鎵(GaN)系發(fā)光二極管所扮演的角色更是不容忽視。現(xiàn)有LED燈雖然能 夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)照明功能，但是普遍存在出光效率不高，亮度亟待進(jìn)一步提高等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種出光效率、亮度均較高的結(jié)構(gòu) 改良的LED芯片。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片，包括有從下至上依次層疊設(shè)置的襯底、N型半導(dǎo)體層、 有源層以及P型半導(dǎo)體層，所述襯底的下方層疊設(shè)置有反射鏡，反射鏡與襯底之間分布有 顆粒狀的銀粒子，銀粒子的一側(cè)壁粘附于襯底的下表面，銀粒子的其余側(cè)壁與反射鏡貼合。其中，所述銀粒子呈半球狀，銀粒子的球形面與所述反射鏡貼合，銀粒子的水平面 粘附于所述襯底的下表面。其中，所述N型半導(dǎo)體層為N型GaN層，所述有源層為hGaN/GaN多重量子井發(fā)光 層，所述P型半導(dǎo)體層為P型GaN層。其中，所述襯底為碳化硅基板。其中，所述襯底為藍(lán)寶石基板。其中，所述N型半導(dǎo)體層電連接有N型焊接墊，所述P型半導(dǎo)體層電連接有P型焊 接墊。其中，所述P型焊接墊與所述P型半導(dǎo)體層之間設(shè)置有透明導(dǎo)電層，P型焊接墊、 透明導(dǎo)電層以及P型半導(dǎo)體層依次電連接。其中，所述透明導(dǎo)電層為氧化銦鎵透明導(dǎo)電層或者氧化鋅透明導(dǎo)電層。其中，所述反射鏡為Ti02/Si&反射鏡。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明所述的一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片，包括有從下至上 依次層疊設(shè)置的襯底、N型半導(dǎo)體層、有源層以及P型半導(dǎo)體層，所述襯底的下方層疊設(shè)置 有反射鏡，反射鏡與襯底之間分布有顆粒狀的銀粒子，銀粒子的一側(cè)壁粘附于襯底的下表面，銀粒子的其余側(cè)壁與反射鏡貼合。位于襯底下方的銀粒子與反射鏡組合并形成復(fù)合反 射鏡，相對(duì)于單一金屬反射鏡或者介電質(zhì)反射鏡而言，該復(fù)合反射鏡具有較高的表面粗糙 度并能夠?qū)⒂性磳影l(fā)出的光線由鏡面反射狀態(tài)變成漫反射狀態(tài)，漫反射可以增加透出本發(fā) 明的出光面的光線；所以，本發(fā)明能夠有效地提高出光效率并最終提升照明亮度。


下面利用附圖來對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但是附圖中的實(shí)施例不夠成對(duì)本發(fā)明 的任何限制。圖1為本發(fā)明一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1中包括有
1——襯底2——N型半導(dǎo)體層 3——有源層
4——P型半導(dǎo)體層5——反射鏡6——銀粒子
7——N型焊接墊 8——P型焊接墊 9——透明導(dǎo)電層。
具體實(shí)施例方式為引用和清楚起見，下文中所使用的技術(shù)術(shù)語、簡寫或者縮寫總結(jié)如下
GaN——氮化鎵；InGaN/GaN——氮化鎵銦/氮化鎵；——二氧化鈦；——二氧化硅。下面結(jié)合實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整地描述，顯然，所描述的實(shí) 施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的 范圍。如圖1所示，一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片，包括有從下至上依次層疊設(shè)置的襯底1、N 型半導(dǎo)體層2、有源層3以及P型半導(dǎo)體層4，所述襯底1的下方層疊設(shè)置有反射鏡5，反射 鏡5與襯底1之間分布有顆粒狀的銀粒子6，銀粒子6的一側(cè)壁粘附于襯底1的下表面，銀 粒子6的其余側(cè)壁與反射鏡5貼合。在本發(fā)明制備過程中，首先使用蒸鍍機(jī)在襯底1的下表面鍍上一層均勻的銀薄 膜；將蒸鍍完畢后的襯底1放入快速退火爐中進(jìn)行退火處理，其中，退火處理的目的在于 使銀薄膜受熱熔化并達(dá)到熔融狀態(tài)，銀熔液由于銀分子之間的范德華力作用而聚集在一起 并最終使得層狀的銀薄膜變成顆粒狀的銀粒子6 ；待銀薄膜顆?；院螅鋮s凝固并利用 蒸鍍機(jī)在襯底1的下方再鍍上一層用于反射光線的反射鏡5，此時(shí)，銀粒子6被夾持于襯底 1與反射鏡5之間，其中，銀粒子6的一側(cè)壁粘附于襯底1的下表面，銀粒子6的其余側(cè)壁與 反射鏡5貼合。當(dāng)本發(fā)明接上正向電壓時(shí)，此時(shí)，P型半導(dǎo)體層4與外接電源的正極接通，N型半 導(dǎo)體層2與外接電源的負(fù)極接通，位于P型半導(dǎo)體層4的空穴在電場作用下朝N型半導(dǎo)體 層2 —側(cè)移動(dòng)，位于N型半導(dǎo)體層2的電子在電場作用下朝P型半導(dǎo)體層4 一側(cè)移動(dòng)，空穴 與電子在有源層3復(fù)合并產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。位于襯底1下方的銀粒子6與反射鏡5組 合并形成復(fù)合反射鏡，由有源層3發(fā)出的光線經(jīng)銀粒子6以及反射鏡5反射后再經(jīng)位于P 型半導(dǎo)體層4 一側(cè)的出光面透射至外界；相對(duì)于現(xiàn)有單一金屬反射鏡或者介電質(zhì)反射鏡而言，該復(fù)合反射鏡具有較高的表面粗糙度并能夠?qū)⒂性磳?發(fā)出的光線由鏡面反射狀態(tài)變 成漫反射狀態(tài)，相對(duì)于鏡面反射而言，漫反射可以增加透出出光面的光線；所以，本發(fā)明能 夠有效地提高出光效率并最終提升照明亮度。此外，本發(fā)明的反射鏡5可以為Ti02/Si02i 射鏡，其中，該Ti02/Si&反射鏡包括依次層疊并交錯(cuò)設(shè)置的TiO2層以及SW2層，本發(fā)明通 過采用TiO2層以及SiO2層堆疊的結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)全方位反射的功效，進(jìn)而進(jìn)一步減少出光損 失并提高出光效率；當(dāng)然，本發(fā)明的反射鏡5也可以為其他類型的反射鏡，例如由金、鋁、鎳 或者鉻等金屬材質(zhì)制備而成的金屬反射鏡。另外，在層狀的銀薄膜退火過程中，銀熔液由于分子間的范德華力作用而聚集成 團(tuán)狀并最終經(jīng)冷卻凝固成銀粒子6，成型后的銀粒子6 —般呈半球狀，此時(shí)，銀粒子6的球形 面與反射鏡5貼合，銀粒子6的水平面粘附于襯底1的下表面。當(dāng)然，上述銀粒子6形狀并 不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，在具體的制備成型過程中，銀粒子6還可以制備成其他形狀。本發(fā)明可以應(yīng)用于各種類型的發(fā)光二極管而并不僅僅局限于某一特定類型的發(fā) 光二極管，即本發(fā)明可以應(yīng)用于氮化鎵系發(fā)光二極管、砷化鎵系發(fā)光二極管、氯化鎵系發(fā)光 二極管等不同類型的發(fā)光二極管中；其中，考慮到氮化鎵系發(fā)光二極管在照明領(lǐng)域所起到 的重要作用，故本發(fā)明應(yīng)用于氮化鎵系發(fā)光二極管將會(huì)取得非常顯著的效果。當(dāng)本發(fā)明應(yīng) 用于氮化鎵系發(fā)光二極管時(shí)，此時(shí)，N型半導(dǎo)體層2為N型GaN層，有源層3為hGaN/GaN多 重量子井發(fā)光層，P型半導(dǎo)體層4為P型GaN層。進(jìn)一步的，襯底1可以為碳化硅基板，也可以為藍(lán)寶石基板。其中，碳化硅基板具 有良好的導(dǎo)電以及導(dǎo)熱性能，這有利于將本發(fā)明應(yīng)用于面積較大的大功率LED芯片中；藍(lán) 寶石基板具有穩(wěn)定性較好、機(jī)械強(qiáng)度較高以及加工工藝成熟等特點(diǎn)，這有利于本發(fā)明的推 廣與應(yīng)用。更進(jìn)一步的，考慮到不同材質(zhì)的襯底1具有不同的導(dǎo)電性能，當(dāng)襯底1為藍(lán)寶石基 板時(shí)，由于藍(lán)寶石基板不能夠?qū)щ?，故而由藍(lán)寶石基板作襯底1的LED芯片不能制成垂直結(jié) 構(gòu)，只能制成如圖1所示的水平結(jié)構(gòu)，此時(shí)，N型半導(dǎo)體層2電連接有N型焊接墊7，P型半 導(dǎo)體層4電連接有P型焊接墊8，N型焊接墊7與外接電源的負(fù)極連接，P型焊接墊8與外 接電源的正極連接；當(dāng)襯底1為碳化硅基板時(shí)，由于碳化硅基板具有良好導(dǎo)電性能，故而由 碳化硅基板作襯底1的LED芯片可以制成垂直結(jié)構(gòu)，此時(shí)，N型焊接墊7與P型焊接墊8沿 豎直方向排列。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述P型焊接墊8與所述P型半導(dǎo)體層4之間設(shè)置有透明 導(dǎo)電層9，P型焊接墊8、透明導(dǎo)電層9以及P型半導(dǎo)體層4依次電連接。在本發(fā)明工作過 程中，透明導(dǎo)電層9使電流分散地通過P型GaN層以及hGaN/GaN多重量子井發(fā)光層，這樣 就增大了 ^GaN/GaN多重量子井發(fā)光層的發(fā)光面積進(jìn)而增加了本發(fā)明的光亮度。在本發(fā)明 制備過程中，透明導(dǎo)電層9貼覆于P型GaN層的上方，P型焊接墊8將P型GaN層與外接電 源連接于一起。此外，本發(fā)明所采用的透明導(dǎo)電層9可以為氧化銦鎵(ITO)透明導(dǎo)電層，也 可以為氧化鋅透明導(dǎo)電層，當(dāng)然，上述透明導(dǎo)電層9并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明所采 用的透明導(dǎo)電層還可以為薄金屬式透明導(dǎo)電層，例如鎳-金雙金屬層。以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的 思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明 的限制。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片，包括有從下至上依次層疊設(shè)置的襯底(1 )、N型半導(dǎo)體層 (2)、有源層(3)以及P型半導(dǎo)體層(4)，其特征在于所述襯底(1)的下方層疊設(shè)置有反射 鏡(5)，反射鏡(5)與襯底(1)之間分布有顆粒狀的銀粒子(6)，銀粒子(6)的一側(cè)壁粘附于 襯底(1)的下表面，銀粒子(6)的其余側(cè)壁與反射鏡(5)貼合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片，其特征在于所述銀粒子(6)呈 半球狀，銀粒子(6)的球形面與所述反射鏡(5)貼合，銀粒子(6)的水平面粘附于所述襯底(1)的下表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片，其特征在于所述N型半導(dǎo)體層(2)為N型GaN層，所述有源層(3)為hGaN/GaN多重量子井發(fā)光層，所述P型半導(dǎo)體層(4) 為P型GaN層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片，其特征在于所述襯底(1)為碳化娃基板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片，其特征在于所述襯底(1)為藍(lán)寶石基板。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片，其特征在于所述N型半導(dǎo)體層 (2)電連接有N型焊接墊(7)，所述P型半導(dǎo)體層(4)電連接有P型焊接墊(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片，其特征在于所述P型焊接墊(8) 與所述P型半導(dǎo)體層(4)之間設(shè)置有透明導(dǎo)電層(9)，P型焊接墊(8)、透明導(dǎo)電層(9)以及 P型半導(dǎo)體層(4)依次電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片，其特征在于所述透明導(dǎo)電層(9) 為氧化銦鎵透明導(dǎo)電層或者氧化鋅透明導(dǎo)電層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片，其特征在于所述反射鏡(5)為 Ti02/Si02 反射鏡。
全文摘要
本發(fā)明涉及LED制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片。本發(fā)明所述的一種結(jié)構(gòu)改良的LED芯片，包括有從下至上依次層疊設(shè)置的襯底、N型半導(dǎo)體層、有源層以及P型半導(dǎo)體層，所述襯底的下方層疊設(shè)置有反射鏡，反射鏡與襯底之間分布有顆粒狀的銀粒子，銀粒子的一側(cè)壁粘附于襯底的下表面，銀粒子的其余側(cè)壁與反射鏡貼合。位于襯底下方的銀粒子與反射鏡組合并形成復(fù)合反射鏡，相對(duì)于單一金屬反射鏡或者介電質(zhì)反射鏡而言，該復(fù)合反射鏡具有較高的表面粗糙度并能夠?qū)⒂性磳影l(fā)出的光線由鏡面反射狀態(tài)變成漫反射狀態(tài)，漫反射可以增加透出本發(fā)明的出光面的光線；所以，本發(fā)明能夠有效地提高出光效率并最終提升照明亮度。
文檔編號(hào)H01L33/46GK102148309SQ201110069369
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月22日
發(fā)明者周愛新, 王維昀 申請(qǐng)人:東莞市福地電子材料有限公司