一种led芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体二极管领域，具体地说，本实用新型涉及一种LED芯片。
【背景技术】
[0002]发光二极管(Light-Emitting D1de，简称LED)是一种将电能转化为光能的半导体电子器件。当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光。LED作为一种高效、环保、绿色新型固态照明光源，具有低电压、低功耗、体积小、重量轻、寿命长、高可靠性等优点，正在被迅速广泛地得到应用。如交通信号灯、汽车内外灯、城市景观照明、手机背光源、户外全彩显示屏等。尤其是在照明领域，大功率芯片是未来LED发展的趋势。
[0003]LED芯片，也称为LED发光芯片，是一种固态的半导体器件，LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。
[0004]LED芯片，是LED灯的核心组件，也就是指的P_N结。其主要功能是:把电能转化为光能，芯片的主要材料为单晶硅。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的
[0005]目前大多数LED采用的结构从下至上依次为，蓝宝石衬底、n-GaN、量子阱发光区、p-GaN、透明导电层、P电极和N电极，其中P电极位于透明导电层(TCL)上，N电极形成于通过ICP刻蚀露出的n-GaN上。
[0006]目前常规的LED芯片刻蚀台面的制作方法如下:
[0007]1、MESA 光刻；
[0008]2、烘箱坚膜:温度140°C /15分钟；
[0009]3、进行ICP刻蚀(感应耦合等离子体刻蚀)。
[0010]在现有的LED芯片，如图1所示，从量子阱发光区发出的部分光子在半导体与外部界面上发生全反射而回到半导体内部，被半导体吸收而无法出射。如何减少光线在界面上发生全反射，进而提高光取出效率是LED行业研宄的热点问题。
【实用新型内容】
[0011]实用新型涉及一种LED芯片，以解决现有LED芯片中发光区发出的部分光子在芯片与外部界面上发生全反射而回到芯片内部，被芯片吸收而无法出射的问题。
[0012]本实用新型提供了一种LED芯片包括:衬底、η型GaN层、P型GaN层、P型电极和N型电极，其中，所述η型GaN层，设置在衬底上，所述η型GaN层远离所述衬底的表面设置为台阶面；
[0013]所述台阶面包括:η型GaN层顶端平铺的第一表面、竖直的第二表面和底端平铺的第三表面，其中，
[0014]所述第二表面设置为锯齿状；
[0015]所述P型GaN层，设置在第一表面上；
[0016]所述P型电极，设置在P型GaN层远离所述衬底的表面上；
[0017]所述N型电极，设置在第三表面上。
[0018]进一步地，其中，所述衬底为蓝宝石衬底。
[0019]进一步地，其中，所述锯齿的三角形顶角为50°?60°，所述锯齿的三角形边长为 Ium ?1.3umο
[0020]进一步地，其中，所述锯齿的三角形顶角为50°。
[0021]进一步地，其中，所述锯齿的三角形顶角为60°。
[0022]进一步地，其中，所述锯齿的三角形边长为lum。
[0023]进一步地，其中，所述锯齿的三角形边长为1.3um。
[0024]相对于现有技术中的LED芯片，本实用新型的优势在于:
[0025]本实用新型采用了采用的LED芯片刻蚀台面线条呈锯齿状，使得从LED内部发光区发出的光在锯齿状的界面多次散射，改变了全反射的出射角，增加了光出射的几率，从而能提高了 LED的发光效率。本方案LED芯片的亮度比传统方法提高了 3%。
【附图说明】
[0026]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0027]图1为现有技术中LED芯片刻蚀后台阶面的剖面示意图；
[0028]图2为本实用新型所述的LED芯片的结构示意图；
[0029]图3为本实用新型中LED芯片刻蚀后台阶面的剖面图。
【具体实施方式】
[0030]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电性耦接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电性耦接于所述第二装置，或通过其他装置或耦接手段间接地电性耦接至所述第二装置。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[0031]以下结合附图对本申请作进一步详细说明，但不作为对本申请的限定。
[0032]实施例1:
[0033]结合图2和图3，本实施例提供一种LED芯片，其包括:衬底1、η型GaN层2、P型GaN层3、P型电极4和N型电极5。
[0034]所述η型GaN层2设置在衬底I上，所述η型GaN层2远离所述衬底I的表面设置为台阶面21。
[0035]所述台阶面21包括:η型GaN层顶端平铺的第一表面211、竖直的第二表面212和底端平铺的第三表面213，其中，所述第二表面212设置为锯齿状。
[0036]所述P型GaN层3，设置在第一表面211上；所述P型电极4，设置在P型GaN层3远离所述衬底的表面上；所述N型电极5，设置在第三表面上213。
[0037]本实用新型的LED芯片内部还设置有内部发光区，如量子阱发光区。从该LED芯片内部发光区发出的光在锯齿状的界面多次散射，改变了全反射的出射角，增加了光出射的几率，从而能提高LED的发光效率。本方案的LED芯片亮度比传统方法提高了 3%。
[0038]实施例2:
[0039]结合图2和图3，本实用新型提供的LED芯片包括:衬底1、η型GaN层2、Ρ型GaN层3、P型电极4和N型电极5。
[0040]所述衬底为蓝宝石衬底，且所述衬底I上设有η型GaN层2，所述η型GaN层2远离所述衬底I的表面设置为台阶面21。
[0041]所述台阶面21是通过如下刻蚀方法刻蚀形成:
[0042]1、MESA 光刻；
[0043]2、烘箱坚膜分步进行:130° /2分钟一140° /2分钟一130° /2分钟一140° /2分钟一130° /2分钟一140° /2分钟，高低温交替3个循环；
[0044]3、进行ICP刻蚀。
[0045]在制作本实用新型的LED芯片工艺中，由于ICP刻蚀后形成的线条形貌跟光刻坚膜条件密切相关，高、低温交替的加热坚膜方式使得光刻胶受热不均匀，因此光刻胶的光刻图形最边缘部分会发生塌陷，故在经过高、低温交替加热坚膜以及ICP刻蚀后的台阶面最终形成锯齿状。
[0046]所述台阶面21包括:n型GaN层顶端平铺的第一表面211、竖直的第二表面212和底端平铺的第三表面213，其中，所述第二表面212设置为锯齿状。通过本方案的烘箱坚膜方法形成η型GaN层台阶面的锯齿状第二表面212。
[0047]所述P型GaN层3，设置在第一表面211上；所述P型电极4，设置在P型GaN层3远离所述衬底的表面上；所述N型电极5，设置在第三表面上213。
[0048]所述锯齿的三角形顶角α为50°?60°，所述锯齿的三角形边6长为Ium?1.3um。优选地，所述锯齿的三角形顶角α为50°，更优选地，所述锯齿的三角形顶角α为60。。
[0049]优选地，所述锯齿的三角形边6长为lum，更优选地，所述锯齿的三角形边6长为
1.3um0
[0050]相对于现有技术中的LED芯片，本实用新型的优势在于:
[0051]本实用新型采用了采用的LED芯片刻蚀台面线条呈锯齿状，使得从LED内部发光区发出的光在锯齿状的界面多次散射，改变了全反射的出射角，增加了光出射的几率，从而能提高了 LED的发光效率。本方案LED芯片的亮度比传统方法提高了 3%。
[0052]上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种LED芯片，其特征在于，包括:衬底、η型GaN层、P型GaN层、P型电极和N型电极，其中， 所述η型GaN层，设置在衬底上，所述η型GaN层远离所述衬底的表面设置为台阶面；所述台阶面包括m型GaN层顶端平铺的第一表面、竖直的第二表面和底端平铺的第三表面，其中， 所述第二表面设置为锯齿状； 所述P型GaN层，设置在第一表面上； 所述P型电极，设置在P型GaN层远离所述衬底的表面上； 所述N型电极，设置在第三表面上。2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述衬底为蓝宝石衬底。3.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述锯齿的三角形顶角为50°?60°，所述锯齿的三角形边长为Ium?1.3um。4.根据权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述锯齿的三角形顶角为50°。5.根据权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述锯齿的三角形顶角为60°。6.根据权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述锯齿的三角形边长为lum。7.根据权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述锯齿的三角形边长为1.3um。
【专利摘要】本实用新型提供一种LED芯片包括：衬底、n型GaN层、P型GaN层、P型电极和N型电极，其中，所述n型GaN层，设置在衬底上，所述n型GaN层远离所述衬底的表面设置为台阶面；所述台阶面包括：n型GaN层顶端平铺的第一表面、竖直的第二表面和底端平铺的第三表面，所述第二表面设置为锯齿状；所述P型GaN层，设置在第一表面上；所述P型电极，设置在P型GaN层远离所述衬底的表面上；所述N型电极，设置在第三表面上。该LED芯片增加了其光出射的几率，从而提高了LED的发光效率。
【IPC分类】H01L33/22
【公开号】CN204651341
【申请号】CN201520342487
【发明人】徐平, 苗振林, 戚运东
【申请人】湘能华磊光电股份有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月25日