专利名称：一种结构改良的led芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及LED制备技术领域，尤其涉及一种结构改良的LED芯片。
背景技术：
因过度开发导致全球面临能源短缺以及地球环境巨变的威胁，新型且节能省碳 概念的光源成为二十一世纪照明最重要的研究课题之一。发光二极管(Light Emitting Diode——LED)无疑是最具开发潜力的绿色照明光源的代表；发光二极管具有体积小、发热 量低、耗电量小、寿命长、反应速度快、环保以及高亮度等优点。凭借上述多方面的优点，发 光二极管应用越来越普遍且应用范围日渐多元化，如交通信号灯、车用照明设备、户外显示 器、液晶电视以及手机背光源等。随着LED芯片制备技术不断地提高，如何提高亮度成为LED进入照明领域的重要 指标，其中以氮化镓(GaN)系发光二极管所扮演的角色更是不容忽视。现有LED灯虽然能 够在一定程度上实现照明功能，但是普遍存在出光效率不高，亮度亟待进一步提高等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种出光效率、亮度均较高的结构 改良的LED芯片。为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。一种结构改良的LED芯片，包括有从下至上依次层叠设置的衬底、N型半导体层、 有源层以及P型半导体层，所述衬底的下方层叠设置有反射镜，反射镜与衬底之间分布有 颗粒状的银粒子，银粒子的一侧壁粘附于衬底的下表面，银粒子的其余侧壁与反射镜贴合。其中，所述银粒子呈半球状，银粒子的球形面与所述反射镜贴合，银粒子的水平面 粘附于所述衬底的下表面。其中，所述N型半导体层为N型GaN层，所述有源层为hGaN/GaN多重量子井发光 层，所述P型半导体层为P型GaN层。其中，所述衬底为碳化硅基板。其中，所述衬底为蓝宝石基板。其中，所述N型半导体层电连接有N型焊接垫，所述P型半导体层电连接有P型焊 接垫。其中，所述P型焊接垫与所述P型半导体层之间设置有透明导电层，P型焊接垫、 透明导电层以及P型半导体层依次电连接。其中，所述透明导电层为氧化铟镓透明导电层或者氧化锌透明导电层。其中，所述反射镜为Ti02/Si&反射镜。本发明的有益效果为本发明所述的一种结构改良的LED芯片，包括有从下至上 依次层叠设置的衬底、N型半导体层、有源层以及P型半导体层，所述衬底的下方层叠设置 有反射镜，反射镜与衬底之间分布有颗粒状的银粒子，银粒子的一侧壁粘附于衬底的下表面，银粒子的其余侧壁与反射镜贴合。位于衬底下方的银粒子与反射镜组合并形成复合反 射镜，相对于单一金属反射镜或者介电质反射镜而言，该复合反射镜具有较高的表面粗糙 度并能够将有源层发出的光线由镜面反射状态变成漫反射状态，漫反射可以增加透出本发 明的出光面的光线；所以，本发明能够有效地提高出光效率并最终提升照明亮度。
下面利用附图来对本发明作进一步的说明，但是附图中的实施例不够成对本发明 的任何限制。图1为本发明一种结构改良的LED芯片的结构示意图。在图1中包括有
1——衬底2——N型半导体层 3——有源层
4——P型半导体层5——反射镜6——银粒子
7——N型焊接垫 8——P型焊接垫 9——透明导电层。
具体实施例方式为引用和清楚起见，下文中所使用的技术术语、简写或者缩写总结如下
GaN——氮化镓；InGaN/GaN——氮化镓铟/氮化镓；——二氧化钛；——二氧化硅。下面结合实施例来对本发明的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实 施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通 技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的 范围。如图1所示，一种结构改良的LED芯片，包括有从下至上依次层叠设置的衬底1、N 型半导体层2、有源层3以及P型半导体层4，所述衬底1的下方层叠设置有反射镜5，反射 镜5与衬底1之间分布有颗粒状的银粒子6，银粒子6的一侧壁粘附于衬底1的下表面，银 粒子6的其余侧壁与反射镜5贴合。在本发明制备过程中，首先使用蒸镀机在衬底1的下表面镀上一层均勻的银薄 膜；将蒸镀完毕后的衬底1放入快速退火炉中进行退火处理，其中，退火处理的目的在于 使银薄膜受热熔化并达到熔融状态，银熔液由于银分子之间的范德华力作用而聚集在一起 并最终使得层状的银薄膜变成颗粒状的银粒子6 ；待银薄膜颗粒化以后，冷却凝固并利用 蒸镀机在衬底1的下方再镀上一层用于反射光线的反射镜5，此时，银粒子6被夹持于衬底 1与反射镜5之间，其中，银粒子6的一侧壁粘附于衬底1的下表面，银粒子6的其余侧壁与 反射镜5贴合。当本发明接上正向电压时，此时，P型半导体层4与外接电源的正极接通，N型半 导体层2与外接电源的负极接通，位于P型半导体层4的空穴在电场作用下朝N型半导体 层2 —侧移动，位于N型半导体层2的电子在电场作用下朝P型半导体层4 一侧移动，空穴 与电子在有源层3复合并产生自发辐射的荧光。位于衬底1下方的银粒子6与反射镜5组 合并形成复合反射镜，由有源层3发出的光线经银粒子6以及反射镜5反射后再经位于P 型半导体层4 一侧的出光面透射至外界；相对于现有单一金属反射镜或者介电质反射镜而言，该复合反射镜具有较高的表面粗糙度并能够将有源层3发出的光线由镜面反射状态变 成漫反射状态，相对于镜面反射而言，漫反射可以增加透出出光面的光线；所以，本发明能 够有效地提高出光效率并最终提升照明亮度。此外，本发明的反射镜5可以为Ti02/Si02i 射镜，其中，该Ti02/Si&反射镜包括依次层叠并交错设置的TiO2层以及SW2层，本发明通 过采用TiO2层以及SiO2层堆叠的结构形式实现全方位反射的功效，进而进一步减少出光损 失并提高出光效率；当然，本发明的反射镜5也可以为其他类型的反射镜，例如由金、铝、镍 或者铬等金属材质制备而成的金属反射镜。另外，在层状的银薄膜退火过程中，银熔液由于分子间的范德华力作用而聚集成 团状并最终经冷却凝固成银粒子6，成型后的银粒子6 —般呈半球状，此时，银粒子6的球形 面与反射镜5贴合，银粒子6的水平面粘附于衬底1的下表面。当然，上述银粒子6形状并 不构成对本发明的限制，在具体的制备成型过程中，银粒子6还可以制备成其他形状。本发明可以应用于各种类型的发光二极管而并不仅仅局限于某一特定类型的发 光二极管，即本发明可以应用于氮化镓系发光二极管、砷化镓系发光二极管、氯化镓系发光 二极管等不同类型的发光二极管中；其中，考虑到氮化镓系发光二极管在照明领域所起到 的重要作用，故本发明应用于氮化镓系发光二极管将会取得非常显著的效果。当本发明应 用于氮化镓系发光二极管时，此时，N型半导体层2为N型GaN层，有源层3为hGaN/GaN多 重量子井发光层，P型半导体层4为P型GaN层。进一步的，衬底1可以为碳化硅基板，也可以为蓝宝石基板。其中，碳化硅基板具 有良好的导电以及导热性能，这有利于将本发明应用于面积较大的大功率LED芯片中；蓝 宝石基板具有稳定性较好、机械强度较高以及加工工艺成熟等特点，这有利于本发明的推 广与应用。更进一步的，考虑到不同材质的衬底1具有不同的导电性能，当衬底1为蓝宝石基 板时，由于蓝宝石基板不能够导电，故而由蓝宝石基板作衬底1的LED芯片不能制成垂直结 构，只能制成如图1所示的水平结构，此时，N型半导体层2电连接有N型焊接垫7，P型半 导体层4电连接有P型焊接垫8，N型焊接垫7与外接电源的负极连接，P型焊接垫8与外 接电源的正极连接；当衬底1为碳化硅基板时，由于碳化硅基板具有良好导电性能，故而由 碳化硅基板作衬底1的LED芯片可以制成垂直结构，此时，N型焊接垫7与P型焊接垫8沿 竖直方向排列。作为优选的实施方式，所述P型焊接垫8与所述P型半导体层4之间设置有透明 导电层9，P型焊接垫8、透明导电层9以及P型半导体层4依次电连接。在本发明工作过 程中，透明导电层9使电流分散地通过P型GaN层以及hGaN/GaN多重量子井发光层，这样 就增大了 ^GaN/GaN多重量子井发光层的发光面积进而增加了本发明的光亮度。在本发明 制备过程中，透明导电层9贴覆于P型GaN层的上方，P型焊接垫8将P型GaN层与外接电 源连接于一起。此外，本发明所采用的透明导电层9可以为氧化铟镓(ITO)透明导电层，也 可以为氧化锌透明导电层，当然，上述透明导电层9并不构成对本发明的限制，本发明所采 用的透明导电层还可以为薄金属式透明导电层，例如镍-金双金属层。以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的 思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明 的限制。
权利要求
1.一种结构改良的LED芯片，包括有从下至上依次层叠设置的衬底(1 )、N型半导体层 (2)、有源层(3)以及P型半导体层(4)，其特征在于所述衬底(1)的下方层叠设置有反射 镜(5)，反射镜(5)与衬底(1)之间分布有颗粒状的银粒子(6)，银粒子(6)的一侧壁粘附于 衬底(1)的下表面，银粒子(6)的其余侧壁与反射镜(5)贴合。
2.根据权利要求1所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于所述银粒子(6)呈 半球状，银粒子(6)的球形面与所述反射镜(5)贴合，银粒子(6)的水平面粘附于所述衬底(1)的下表面。
3.根据权利要求1所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于所述N型半导体层(2)为N型GaN层，所述有源层(3)为hGaN/GaN多重量子井发光层，所述P型半导体层(4) 为P型GaN层。
4.根据权利要求3所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于所述衬底(1)为碳化娃基板。
5.根据权利要求3所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于所述衬底(1)为蓝宝石基板。
6.根据权利要求5所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于所述N型半导体层 (2)电连接有N型焊接垫(7)，所述P型半导体层(4)电连接有P型焊接垫(8)。
7.根据权利要求6所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于所述P型焊接垫(8) 与所述P型半导体层(4)之间设置有透明导电层(9)，P型焊接垫(8)、透明导电层(9)以及 P型半导体层(4)依次电连接。
8.根据权利要求7所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于所述透明导电层(9) 为氧化铟镓透明导电层或者氧化锌透明导电层。
9.根据权利要求1所述的一种结构改良的LED芯片，其特征在于所述反射镜(5)为 Ti02/Si02 反射镜。
全文摘要
本发明涉及LED制备技术领域，尤其涉及一种结构改良的LED芯片。本发明所述的一种结构改良的LED芯片，包括有从下至上依次层叠设置的衬底、N型半导体层、有源层以及P型半导体层，所述衬底的下方层叠设置有反射镜，反射镜与衬底之间分布有颗粒状的银粒子，银粒子的一侧壁粘附于衬底的下表面，银粒子的其余侧壁与反射镜贴合。位于衬底下方的银粒子与反射镜组合并形成复合反射镜，相对于单一金属反射镜或者介电质反射镜而言，该复合反射镜具有较高的表面粗糙度并能够将有源层发出的光线由镜面反射状态变成漫反射状态，漫反射可以增加透出本发明的出光面的光线；所以，本发明能够有效地提高出光效率并最终提升照明亮度。
文档编号H01L33/46GK102148309SQ201110069369
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者周爱新, 王维昀 申请人:东莞市福地电子材料有限公司