专利名称：垂直结构发光二极管芯片及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种芯片，特别是指一种垂直结构发光二极管芯片及其制造方法。
背景技术：
发光二极管凭借其高光效、低能耗、无污染等优点，已被应用于越来越多的场合之中，大有取代传统光源的趋势。发光二极管芯片作为发光二极管中最为核心的部分，其发光效率的高低直接决定了发光二极管输出光通量的大小。然而，现有的发光二极管芯片在设计上仍存在诸多问题， 严重影响到整个发光二极管的输出亮度。特别地，由于发光机制的原因，直接自发光二极管芯片输出的光基本都呈无序的放射状，光线不能有效地被聚集，从而导致发光二极管芯片的亮度受到限制。
发明内容
本发明旨在提供一种可提升发光效率的垂直结构发光二极管芯片及其制造方法。一种垂直结构发光二极管芯片，其包括导电基板及生长于导电基板上的磊晶层， 该磊晶层上形成多个盲孔，每一盲孔上封盖有聚光透镜。一种垂直结构发光二极管芯片的制造方法，包括步骤1)在导电基板上设置磊晶层；2)蚀刻磊晶层形成多个盲孔；3)每个盲孔顶部封盖聚光透镜。上述垂直结构发光二极管芯片的盲孔顶部放置了聚光透镜，将由盲孔顶部出射的光进行会聚，提高了垂直结构发光二极管芯片的发光效率。下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
图1为本发明一实施例的垂直结构发光二极管芯片的俯视图，其中有一部分盲孔上未放置透镜。图2为图1所示垂直结构发光二极管芯片沿线II-II的剖面图。图3为制造本发明一实施例的垂直结构发光二极管芯片的流程。主要元件符号说明导电基板10磊晶层20P型半导体层21半导体激发层23N型半导体层25电极30
盲孔40透镜50
具体实施例方式图1和图2示出了本发明的一实施例的垂直结构发光二极管芯片。该垂直结构发光二极管芯片包括一导电基板10、一堆叠于导电基板10上表面的磊晶层20及一设置于磊晶层上的电极30。该磊晶层20上开设有若干相互间隔的盲孔40。每一个盲孔40的顶部放置一个透镜50。所述磊晶层20包括依次堆叠于导电基板10上表面的一 P型半导体层21、一半导体激发层23及一 N型半导体层25。P型半导体层21及N型半导体层25用于提供流动的电子/空穴，使电子与空穴能在介于P型半导体层21及N型半导体层25之间的半导体激发层23相结合而向四周辐射出光子。在本实施例中，N型半导体层25可为N型氮化镓层， P型半导体层21为P型氮化镓层，半导体激发层23可为单量子阱或多量子阱层。所述导电基板10可由氮化镓(GaN)基板、碳化硅(SiC)、硅(Si)、铜(Cu)、钨化铜 (Cuff)等导电材质所制成。该导电基板10可以是直接生长有磊晶层20的导电基板，也可以是通过蚀刻去除发光二极管芯片的原绝缘生长基板而再键合的新导电基板。所述电极30形成于所述磊晶层20的外周缘。该电极30呈环形。在其他实施例中，该电极30可以设置在磊晶层20的其他位置，且呈其他形状，例如，电极30在磊晶层20 的中部，且呈方形。在本实施例中，所述盲孔40开设于所述磊晶层20的周缘部分，形成盲孔阵列。所述电极30环绕这些盲孔40。这些盲孔40与电极30靠近。该磊晶层20的中部并没有开设盲孔40，以形成主要发光区，磊晶层20周缘部分形成次要发光区。该盲孔40由磊晶层20 的顶面延伸至P型半导体层21处。在本实施例中，盲孔40的底面延伸至P型半导体层21 顶面向下一定距离，但并未延伸至P型半导体层21的底面。在其他实施例中，盲孔40可以直接延伸至P型半导体层21的底面。在本实施例中，盲孔40为圆孔，在其他实施例中，盲孔40可为方孔等其他形状的孔。可以理解地，为了增加垂直结构发光二极管芯片的出光效率，可以在导电基板10 与P型半导体层21之间形成一层金属反射层。所述透镜50封盖每一盲孔40的顶部，对由该盲孔40处出射的光进行会聚，如图2 所示，透镜50将盲孔40处的磊晶层20侧向发出的光线进行会聚。每一透镜50的顶部向上凸起，底部贴设于对应盲孔40周围的磊晶层20上。在本实施例中，透镜50大致呈顶部凸起的方柱状结构，在其他实施例中，透镜50可为其他结构，只要能会聚光即可。在本实施例中，相邻透镜50之间紧靠在一起，以对次要发光区发出的光线进行聚光。图3示出了制造本发明的垂直结构发光二极管芯片的方法，包括如下步骤1)提供一绝缘基板，在该绝缘基板上生长磊晶层20，该磊晶层20包括在绝缘基板上依次生长N型半导体层25、半导体激发层23及P型半导体层21 ；2)利用电镀或晶圆结合技术将导电基板10与磊晶层20的P型半导体层21结合；3)利用干式蚀刻或湿式蚀刻(例如，激光剥离技术)将绝缘基板与N型半导体层 25分离；
4)蚀刻磊晶层20的周边部形成多个盲孔40，这些盲孔40组成一盲孔阵列；5)在每个盲孔顶部封盖一透镜50 ；6)在磊晶层20的周缘蒸镀形成环形电极30。在步骤4)中，可以利用黄光显影技术在N型半导体层25上形成一图案化光阻层， 并按照该图案化光阻层蚀刻磊晶层20，以形成位于磊晶层20周边部的盲孔阵列，然后去除图案化光阻层。可以理解地，所述电极30可以形成于磊晶层20的中部，所述盲孔40环绕该电极 30。上述垂直结构发光二极管芯片的盲孔40顶部放置了聚光透镜50，将由盲孔顶部出射的光进行会聚，提高了发光二极管芯片的发光效率。
权利要求
1.一种垂直结构发光二极管芯片，其包括导电基板及生长于导电基板上的磊晶层，其特征在于该磊晶层上形成多个盲孔，每一盲孔上封盖有聚光透镜。
2.如权利要求1所述的垂直结构发光二极管芯片，其特征在于所述磊晶层包括一主要发光区及设置在主要发光区周缘的次要发光区，所述盲孔均勻地、间隔地排列于所述次要发光区中。
3.如权利要求1或2所述的垂直结构发光二极管芯片，其特征在于所述聚光透镜的顶部向上凸起，底部贴设于对应盲孔周围的磊晶层上。
4.如权利要求3所述的垂直结构发光二极管芯片，其特征在于所述聚光透镜在所述磊晶层上相互抵靠。
5.如权利要求3所述的垂直结构发光二极管芯片，其特征在于还包括设置于所述磊晶层上的电极，该电极环绕所述盲孔。
6.如权利要求3所述的垂直结构发光二极管芯片，其特征在于所述磊晶层包括依次生长于所述导电基板上的P型半导体层、一半导体激发层及一 N型半导体层，所述盲孔由磊晶层的N型半导体层延伸至P型半导体层。
7.—种垂直结构发光二极管芯片的制造方法，包括步骤1)在导电基板上设置磊晶层；2)蚀刻磊晶层形成多个盲孔；3)每个盲孔顶部封盖聚光透镜。
8.如权利要求7所述的垂直结构发光二极管芯片的制造方法，其特征在于还包括在磊晶层蒸镀形成电极的步骤。
9.如权利要求7或8所述的垂直结构发光二极管芯片的制造方法，其特征在于在步骤1)中还包括步骤a)提供一绝缘基板，绝缘基板上依次生长磊晶层，即N型半导体层、半导体激发层及P型半导体层；步骤b)在P型半导体层上结合一导电基板；步骤c)蚀刻去除绝缘基板。
10.如权利要求9所述的垂直结构发光二极管芯片的制造方法，其特征在于所述聚光透镜的顶部向上凸起，底部贴设于对应盲孔周围的磊晶层上。
全文摘要
一种垂直结构发光二极管芯片，其包括导电基板及生长于导电基板上的磊晶层，该磊晶层上形成多个盲孔，每一盲孔上封盖有聚光透镜。一种垂直结构发光二极管芯片的制造方法，包括步骤1)在导电基板上设置磊晶层；2)蚀刻磊晶层形成多个盲孔；3)每个盲孔顶部封盖聚光透镜。上述垂直结构发光二极管芯片的盲孔顶部放置了聚光透镜，将由盲孔顶部出射的光进行会聚，提高了垂直结构发光二极管芯片的发光效率。
文档编号H01L33/20GK102468418SQ201010550060
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者沈佳辉, 洪梓健 申请人:展晶科技(深圳)有限公司, 荣创能源科技股份有限公司