一种倒装led外延片的制作方法
专利名称:一种倒装led外延片的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及LED技术领域，公开了一种倒装LED外延片。该倒装LED外延片包括由下至上依次设置的p型层、量子阱层、n型层、非掺杂半导体层和衬底，所述衬底、非掺杂半导体层、n型层、p型层的折射率依次逐渐增大。通过以上方式，本实用新型能够降低导光层中光干涉现象的发生，进而降低光消耗，增强LED的出光亮度。
【专利说明】
一种倒装LED外延片
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及LED技术领域，特别是涉及一种倒装LED外延片。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LightEmitting D1des，简称“LED”)是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件，因其具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，被广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。
[0003]LED外延层通常都是使用正装芯片外延结构，这种情况下，会因为外延衬底和半导体层的折射率的不同而产生干涉现象，继而引发光消耗使LED亮度变低。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型主要解决的技术问题是提供一种液晶显示装置及其侧入式显示模组，以解决上述问题。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种倒装LED外延片，包括:由下至上依次设置的P型层、量子阱层、η型层、非掺杂半导体层和衬底，所述衬底、非掺杂半导体层、η型层、P型层的折射率依次逐渐增大。
[0006]其中，所述倒装LED外延片还包括固晶板材，所述固晶板材设置在所属P型层之下。
[0007]其中，所述P型层的折射率为2.35?2.5。
[0008]在本实用新型的一个实施方式中，所述P型层为P型为Mg掺杂Al0.1Ga0.9N，其折射率为 2.5。
[0009]优选地，所述η型层包括3个Si掺杂Al0.WatL9N层，所述3个Si掺杂Al0.WatL9N层的平均折射率为2.45。
[0010]其中，所述非掺杂半导体层包括第一非掺杂半导体层和第二非掺杂半导体层。
[0011]其中，所述第一非掺杂半导体层为Al0.7GaQ.3N，其折射率为2.15，所述第二非掺杂半导体层为41().46&().(^，其折射率为2.25。
[0012]其中，所述倒装LED外延片还包括缓冲层，所述缓冲层位于所述非掺杂半导体层和所述衬底之间，所述缓冲层为AlN，其折射率为1.77。
[0013]在本实用新型的另一个实施方式中，所述η型层包括高掺杂率η型GaN层和低掺杂率η型GaN层，所述高掺杂率η型GaN层的折射率为2.35?2.5，所述低掺杂率η型GaN层的折射率为2.15?2.35。
[0014]其中，所述非掺杂半导体层的折射率为2.04?2.15。
[0015]本实用新型的有益效果是:区别于现有技术的情况，本实用新型的LED外延片采用倒装结构，且该外延片的采用折射率渐进式的导光层，可降低导光层中光干涉现象的发生，进而降低光消耗，增强LED的出光亮度。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，进一步可以根据这些附图获得其他的附图。其中:[〇〇17]图1示出了现有技术中正装LED外延片的结构示意图；
[0018]图2示出了本实用新型第一实施例的倒装LED外延片的结构示意图；
[0019]图3示出了本实用新型第二实施例的倒装LED外延片的结构示意图。【具体实施方式】
[0020]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0〇21]请参见图1所示，图1是现有技术中正装LED外延片的结构示意图。该正装LED外延片1包括自上而下层叠的P型GaN层11(8卩p-GaN层)、发光层12(8卩MQW层)、高浓度掺杂n型层 13(即n++_GaN层)、低浓度掺杂n型层14(即n-GaN层)、未掺杂半导体层15(即未掺杂GaN层u-GaN层)、蓝宝石(sapphire)衬底16(材质为A1203)和固晶板材17。图中的椭圆形框为空气， 其折射率为1。由于在该正装LED外延片1中，p型GaN层11、高浓度掺杂n型层13、低浓度掺杂n 型层14、未掺杂GaN层15的折射率均为2.35?2.5,而衬底16的折射率为1.77,因此，光在由高浓度掺杂n型层13、低浓度掺杂n型层14、未掺杂GaN层15以及衬底16组成的导光层中会出现光干涉现象，光干涉现象的产生会导致光的消耗，从而在利用该正装LED外延片1制作覆晶芯片时会降低产品亮度。
[0022]请参见图2所示，图2是现本实用新型第一实施例的倒装LED外延片的结构示意图。 该倒装LED外延片2包括自下而上层叠的固晶板材21、p型GaN层22( S卩p-GaN层)、发光层23 (即MQW层)、高浓度掺杂n型层24( S卩n++-GaN层)、低浓度掺杂n型25层(S卩n-GaN层)、未掺杂半导体层26(即未掺杂6&1'1层11-631'1层)和蓝宝石(83口口11；[代)衬底27(材质为412〇3)。其中，图中的椭圆形框为空气，其折射率为1;P型GaN层22的折射率为2.35?2.5,高浓度掺杂n型层 24的折射率为2.35?2.5,低浓度掺杂n型层25为2.15?2.35,未掺杂GaN层26的折射率为 2.04?2.15,衬底27的折射率为1.77,即从p型GaN层22、高浓度掺杂n型24到低浓度掺杂n型层25、未掺杂半导体层26和衬底27采用渐进式折射率的方式进行设计。通过倒装LED外延片 2的这种设计方式可降低导光层中光干涉现象的发生，进而降低光消耗，增强LED的出光亮度。
[0023]请参见图3所示，图3是本实用新型第二实施例的倒装LED外延片的结构示意图。该倒装LED外延片3包括衬底31、缓冲层32、第一未掺杂半导体层33、第二未掺杂半导体层34、 第一子n型层35、第二子n型层36、第三子n型层37、发光层38和p型层39。其中，图中的椭圆形框为空气，其折射率为1;衬底21为蓝宝石，其折射率为1.77。缓冲层32为A1N，折射率为 2.04。第一未掺杂半导体层33为41〇.76&〇.必，其是在缓冲层32的411〇:生长6&~而形成的，第一未掺杂半导体层33的折射率为2.15。第二未掺杂半导体层34为Al〇.4Ga〇.6N，其折射率为 2.25。11型层包括第一子n型层35、第二子n型层36和第三子n型层37,第一子n型层35、第二子η型层36和第三子η型层37为Si掺杂AluGa0.gN，其折射率平均为2.45。需要强调的是，η型层除了是上述实施例所述的两层或三层之外，还可以是其它多层的形式，例如，一层、四层，甚至是五层等。P型层39为Mg掺杂Al0.1Ga0.9N，其折射率为2.5。需要指出的是，如图1所示的常规技术中，由于各层的折射率大致相同，光线在各层之间直线传播，因此容易发生光干涉现象;虽然本实用新型实施例中的图2和图3中的光线为直线(便于描绘)，但是实际情况是，由于本实用新型采用渐进式折射率的导光层设计(即各层的折射率不同，且在出光方向依次逐渐减小)，光在各层的界面上均会发生折射现象，且相邻的光线会由于在多个界面上分别发生多次折射而使得相互之间的波长及波速产生更大差别，继而更难发生光的干涉现象，更好地避免了光的消耗。此外，由于折射率还跟波长有关，上述折射率指的是以波长455nm的光作为参考基准的折射率。
[0024]综上所述，本实用新型通过采用倒装结构的LED外延片，且采用折射率渐进式的导光层，即另衬底、非掺杂半导体层、η型层、P型层的折射率依次逐渐增大，可降低导光层中光干涉现象的发生，进而降低光消耗，增强LED的出光亮度。
[0025]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种倒装LED外延片，其特征在于，所述倒装LED外延片包括由下至上依次设置的p型 层、量子阱层、n型层、非掺杂半导体层和衬底，所述衬底、非掺杂半导体层、n型层、p型层的 折射率依次逐渐增大。2.根据权利要求1所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述倒装LED外延片还包括固晶 板材，所述固晶板材设置在所述P型层之下。3.根据权利要求1所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述p型层的折射率为2.35? 2.5〇4.根据权利要求3所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述p型层为p型为Mg掺杂 Al0.1Ga0.9N，其折射率为 2.5。5.根据权利要求1?4中任一项所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述n型层包括3个 Si掺杂Al0.Wa0.9N层，所述3个Si掺杂Al0.Wa0.9N层的平均折射率为2.45。6.根据权利要求1?3中任一项所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述n型层包括高 掺杂率n型GaN层和低掺杂率n型GaN层，所述高掺杂率n型GaN层的折射率为2.35?2.5，所述 低掺杂率n型GaN层的折射率为2.15?2.35。7.根据权利要求6所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述非掺杂半导体层的折射率 为2.04?2.15。8.根据权利要求5所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述非掺杂半导体层包括第一 非掺杂半导体层和第二非掺杂半导体层。9.根据权利要求8所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述第一非掺杂半导体层为 Al0.7Ga0.3N，其折射率为2 ? 15，所述第二非掺杂半导体层为Al0.4Ga0.6N，其折射率为2 ? 25。10.根据权利要求9所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述倒装LED外延片还包括缓 冲层，所述缓冲层位于所述非掺杂半导体层和所述衬底之间，所述缓冲层为A1N，其折射率 为 1.77。
【文档编号】H01L33/02GK205723598SQ201620378852
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月30日
【发明人】王瑞庆, 尤俊龙, 刘镇
【申请人】桂林明皓光电科技有限公司
【专利摘要】本实用新型涉及LED技术领域，公开了一种倒装LED外延片。该倒装LED外延片包括由下至上依次设置的p型层、量子阱层、n型层、非掺杂半导体层和衬底，所述衬底、非掺杂半导体层、n型层、p型层的折射率依次逐渐增大。通过以上方式，本实用新型能够降低导光层中光干涉现象的发生，进而降低光消耗，增强LED的出光亮度。
【专利说明】
一种倒装LED外延片
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及LED技术领域，特别是涉及一种倒装LED外延片。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LightEmitting D1des，简称“LED”)是一种能将电能转化为光能的半导体电子元件，因其具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，被广泛应用于照明、显示屏、信号灯、背光源、玩具等领域。
[0003]LED外延层通常都是使用正装芯片外延结构，这种情况下，会因为外延衬底和半导体层的折射率的不同而产生干涉现象，继而引发光消耗使LED亮度变低。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型主要解决的技术问题是提供一种液晶显示装置及其侧入式显示模组，以解决上述问题。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种倒装LED外延片，包括:由下至上依次设置的P型层、量子阱层、η型层、非掺杂半导体层和衬底，所述衬底、非掺杂半导体层、η型层、P型层的折射率依次逐渐增大。
[0006]其中，所述倒装LED外延片还包括固晶板材，所述固晶板材设置在所属P型层之下。
[0007]其中，所述P型层的折射率为2.35?2.5。
[0008]在本实用新型的一个实施方式中，所述P型层为P型为Mg掺杂Al0.1Ga0.9N，其折射率为 2.5。
[0009]优选地，所述η型层包括3个Si掺杂Al0.WatL9N层，所述3个Si掺杂Al0.WatL9N层的平均折射率为2.45。
[0010]其中，所述非掺杂半导体层包括第一非掺杂半导体层和第二非掺杂半导体层。
[0011]其中，所述第一非掺杂半导体层为Al0.7GaQ.3N，其折射率为2.15，所述第二非掺杂半导体层为41().46&().(^，其折射率为2.25。
[0012]其中，所述倒装LED外延片还包括缓冲层，所述缓冲层位于所述非掺杂半导体层和所述衬底之间，所述缓冲层为AlN，其折射率为1.77。
[0013]在本实用新型的另一个实施方式中，所述η型层包括高掺杂率η型GaN层和低掺杂率η型GaN层，所述高掺杂率η型GaN层的折射率为2.35?2.5，所述低掺杂率η型GaN层的折射率为2.15?2.35。
[0014]其中，所述非掺杂半导体层的折射率为2.04?2.15。
[0015]本实用新型的有益效果是:区别于现有技术的情况，本实用新型的LED外延片采用倒装结构，且该外延片的采用折射率渐进式的导光层，可降低导光层中光干涉现象的发生，进而降低光消耗，增强LED的出光亮度。
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，进一步可以根据这些附图获得其他的附图。其中:[〇〇17]图1示出了现有技术中正装LED外延片的结构示意图；
[0018]图2示出了本实用新型第一实施例的倒装LED外延片的结构示意图；
[0019]图3示出了本实用新型第二实施例的倒装LED外延片的结构示意图。【具体实施方式】
[0020]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。[0〇21]请参见图1所示，图1是现有技术中正装LED外延片的结构示意图。该正装LED外延片1包括自上而下层叠的P型GaN层11(8卩p-GaN层)、发光层12(8卩MQW层)、高浓度掺杂n型层 13(即n++_GaN层)、低浓度掺杂n型层14(即n-GaN层)、未掺杂半导体层15(即未掺杂GaN层u-GaN层)、蓝宝石(sapphire)衬底16(材质为A1203)和固晶板材17。图中的椭圆形框为空气， 其折射率为1。由于在该正装LED外延片1中，p型GaN层11、高浓度掺杂n型层13、低浓度掺杂n 型层14、未掺杂GaN层15的折射率均为2.35?2.5,而衬底16的折射率为1.77,因此，光在由高浓度掺杂n型层13、低浓度掺杂n型层14、未掺杂GaN层15以及衬底16组成的导光层中会出现光干涉现象，光干涉现象的产生会导致光的消耗，从而在利用该正装LED外延片1制作覆晶芯片时会降低产品亮度。
[0022]请参见图2所示，图2是现本实用新型第一实施例的倒装LED外延片的结构示意图。 该倒装LED外延片2包括自下而上层叠的固晶板材21、p型GaN层22( S卩p-GaN层)、发光层23 (即MQW层)、高浓度掺杂n型层24( S卩n++-GaN层)、低浓度掺杂n型25层(S卩n-GaN层)、未掺杂半导体层26(即未掺杂6&1'1层11-631'1层)和蓝宝石(83口口11；[代)衬底27(材质为412〇3)。其中，图中的椭圆形框为空气，其折射率为1;P型GaN层22的折射率为2.35?2.5,高浓度掺杂n型层 24的折射率为2.35?2.5,低浓度掺杂n型层25为2.15?2.35,未掺杂GaN层26的折射率为 2.04?2.15,衬底27的折射率为1.77,即从p型GaN层22、高浓度掺杂n型24到低浓度掺杂n型层25、未掺杂半导体层26和衬底27采用渐进式折射率的方式进行设计。通过倒装LED外延片 2的这种设计方式可降低导光层中光干涉现象的发生，进而降低光消耗，增强LED的出光亮度。
[0023]请参见图3所示，图3是本实用新型第二实施例的倒装LED外延片的结构示意图。该倒装LED外延片3包括衬底31、缓冲层32、第一未掺杂半导体层33、第二未掺杂半导体层34、 第一子n型层35、第二子n型层36、第三子n型层37、发光层38和p型层39。其中，图中的椭圆形框为空气，其折射率为1;衬底21为蓝宝石，其折射率为1.77。缓冲层32为A1N，折射率为 2.04。第一未掺杂半导体层33为41〇.76&〇.必，其是在缓冲层32的411〇:生长6&~而形成的，第一未掺杂半导体层33的折射率为2.15。第二未掺杂半导体层34为Al〇.4Ga〇.6N，其折射率为 2.25。11型层包括第一子n型层35、第二子n型层36和第三子n型层37,第一子n型层35、第二子η型层36和第三子η型层37为Si掺杂AluGa0.gN，其折射率平均为2.45。需要强调的是，η型层除了是上述实施例所述的两层或三层之外，还可以是其它多层的形式，例如，一层、四层，甚至是五层等。P型层39为Mg掺杂Al0.1Ga0.9N，其折射率为2.5。需要指出的是，如图1所示的常规技术中，由于各层的折射率大致相同，光线在各层之间直线传播，因此容易发生光干涉现象;虽然本实用新型实施例中的图2和图3中的光线为直线(便于描绘)，但是实际情况是，由于本实用新型采用渐进式折射率的导光层设计(即各层的折射率不同，且在出光方向依次逐渐减小)，光在各层的界面上均会发生折射现象，且相邻的光线会由于在多个界面上分别发生多次折射而使得相互之间的波长及波速产生更大差别，继而更难发生光的干涉现象，更好地避免了光的消耗。此外，由于折射率还跟波长有关，上述折射率指的是以波长455nm的光作为参考基准的折射率。
[0024]综上所述，本实用新型通过采用倒装结构的LED外延片，且采用折射率渐进式的导光层，即另衬底、非掺杂半导体层、η型层、P型层的折射率依次逐渐增大，可降低导光层中光干涉现象的发生，进而降低光消耗，增强LED的出光亮度。
[0025]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种倒装LED外延片，其特征在于，所述倒装LED外延片包括由下至上依次设置的p型 层、量子阱层、n型层、非掺杂半导体层和衬底，所述衬底、非掺杂半导体层、n型层、p型层的 折射率依次逐渐增大。2.根据权利要求1所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述倒装LED外延片还包括固晶 板材，所述固晶板材设置在所述P型层之下。3.根据权利要求1所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述p型层的折射率为2.35? 2.5〇4.根据权利要求3所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述p型层为p型为Mg掺杂 Al0.1Ga0.9N，其折射率为 2.5。5.根据权利要求1?4中任一项所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述n型层包括3个 Si掺杂Al0.Wa0.9N层，所述3个Si掺杂Al0.Wa0.9N层的平均折射率为2.45。6.根据权利要求1?3中任一项所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述n型层包括高 掺杂率n型GaN层和低掺杂率n型GaN层，所述高掺杂率n型GaN层的折射率为2.35?2.5，所述 低掺杂率n型GaN层的折射率为2.15?2.35。7.根据权利要求6所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述非掺杂半导体层的折射率 为2.04?2.15。8.根据权利要求5所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述非掺杂半导体层包括第一 非掺杂半导体层和第二非掺杂半导体层。9.根据权利要求8所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述第一非掺杂半导体层为 Al0.7Ga0.3N，其折射率为2 ? 15，所述第二非掺杂半导体层为Al0.4Ga0.6N，其折射率为2 ? 25。10.根据权利要求9所述的倒装LED外延片，其特征在于，所述倒装LED外延片还包括缓 冲层，所述缓冲层位于所述非掺杂半导体层和所述衬底之间，所述缓冲层为A1N，其折射率 为 1.77。
【文档编号】H01L33/02GK205723598SQ201620378852
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年4月30日
【发明人】王瑞庆, 尤俊龙, 刘镇
【申请人】桂林明皓光电科技有限公司
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