一种LED芯片及其制备方法与流程

本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种led芯片及其制备方法。

背景技术：

1、随着半导体发光技术的不断发展，led的应用日新月异，特别是led在显示技术的发展。同时，由于led显示屏的高分辨率的需要，led芯片的间距及芯片的尺寸也越来越小，如min i-led等微发光器件。

2、mi n i-led是尺寸在100微米量级的led芯片，主要应用于背光和直显。从尺寸上看，mini-led的单颗led芯片尺寸在50-200μm之间，像素点间距在0.5-1mm左右。相比于传统的led芯片背光产品具有更小的点间距，这样同一块显示屏幕上可以集成更多的led背光灯珠，从而将屏幕划分成更多的精细的背光分区，有利于实现更精细的区域发光调节，可以拥有接近oled屏幕的对比度。另外相比于oled屏幕，mi ni-led背光屏幕具有长寿命、不易烧屏等优点。

3、然而，目前mini-led芯片的发光角度较小，大多在130～140°，为了达到比较好的显示效果，需要集成了更多的背光灯珠以及背光设计；然而，多背光灯珠集聚也容易产生更大的热量，对设备散热要求更高；因此，使得mini-led在较大规格显屏的应用具备极大的挑战。

4、有鉴于此，本发明人专门设计了一种led芯片及其制备方法，本案由此产生。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种led芯片及其制备方法，以解决微型发光器件发光角度小的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种led芯片，包括：

4、衬底，所述衬底的表面具有多个凸起；

5、发光结构，所述发光结构层叠于所述衬底具有凸起的一侧表面，用于提供电子和空穴并进行辐射复合发光；

6、其中，所述凸起沿第一方向的横截面积逐渐减小；沿第一方向上所述凸起的单位高度所对应的横截面积差值为变化速率，则变化速率和凸起高度的曲线呈“v”形；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述发光结构。

7、优选地，所述凸起的高度为h，则最小变化速率所对应的横截面的高度为0.4h～0.8h，包括端点值。

8、优选地，相邻凸起之间形成平面。

9、优选地，所有所述凸起在所述衬底表面的投影面积之和为s1，衬底的面积为s2，则0.2*s2≤s1≤0.8*s2。

10、优选地，在所述衬底背离所述发光结构的一侧表面设有凹陷，且所述凹陷与所述凸起沿所述第一方向错位设置。

11、优选地，凹陷深度小于凸起高度。

12、优选地，所述凹陷的个数少于所述凸起的个数。

13、优选地，在所述平面设有缓冲层。

14、优选地，所述led芯片为倒装结构，则所述发光结构包括：

15、外延叠层，所述外延叠层至少包括沿所述第一方向依次堆叠的第一型半导体层、有源层以及第二型半导体层，且所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层形成凹槽及台面；其中，所述第一型半导体层覆盖各所述凸起；

16、反射结构，其设置于台面；

17、绝缘层，其设置于所述凹槽的侧壁；

18、第一电极，其通过层叠于所述凹槽的方式与所述第一型半导体层形成接触；

19、第二电极，其通过层叠于所述台面的方式与所述第二型半导体层形成接触。

20、优选地，所述反射结构包括绝缘反射镜，且所述第二电极通过通孔嵌入所述绝缘反射镜的方式与所述第二型半导体层形成接触；

21、或，所述反射结构包括金属反射镜，所述第二电极层叠于金属反射镜的表面。

22、优选地，所述绝缘反射镜延伸至所述外延叠层的侧壁以及所述凹槽的侧壁。

23、优选地，所述绝缘反射镜包括dbr反射镜。

24、优选地，所述绝缘层延伸所述外延叠层的裸露面。

25、本发明还提供了一种led芯片的制备方法，所述led芯片为倒装结构，则所述制备方法包括如下步骤：

26、s01、提供一衬底，所述衬底的表面具有多个凸起，且相邻凸起之间形成平面；

27、其中，所述凸起沿第一方向的横截面积逐渐减小；沿第一方向上所述凸起的单位高度所对应的横截面积差值为变化速率，则变化速率和凸起高度的曲线呈“v”形；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述发光结构；

28、s02、形成缓冲层，所述缓冲层设置于所述平面内；

29、s03、生长外延叠层，所述外延叠层至少包括沿所述生长方向依次堆叠的第一型半导体层、有源层以及第二型半导体层；其中，所述第一型半导体层覆盖各所述凸起；

30、s04、将所述外延叠层的局部区域蚀刻至部分所述的第一型半导体层，从而形成若干个凹槽及台面，所述凹槽与台面相对设置；

31、s05、通过深蚀刻所述外延叠层至裸露所述衬底表面，形成通过沟道相互间隔排布的若干个led单元；

32、s06、形成反射结构，其设置于在各所述led单元的台面；

33、s07、形成绝缘层，其设置于所述凹槽的侧壁；

34、s08、沉积第一电极和第二电极；

35、其中，所述第一电极通过层叠于所述凹槽的方式与所述第一型半导体层形成接触；

36、所述第二电极通过层叠于所述台面的方式与所述第二型半导体层形成接触。

37、优选地，所述凸起高度为h，则最小变化速率所对应的横截面的高度为0.4h～0.8h，包括端点值。

38、优选地，在所述衬底背离所述发光结构的一侧表面设有凹陷，且所述凹陷与所述凸起沿所述第一方向错位设置。

39、经由上述的技术方案可知，本发明提供的led芯片，通过将衬底设置具有多个凸起，所述发光结构层叠于所述衬底具有凸起的一侧表面；其中，所述凸起沿第一方向的横截面积逐渐减小；沿第一方向上所述凸起的单位高度所对应的横截面积差值为变化速率，则变化速率和凸起高度的曲线呈“v”形；所述第一方向垂直于所述衬底，并由所述衬底指向所述发光结构。基于上述设置所获得的凸起形状，使得光在所述凸起形成更全面的反射方向，从而扩大了led芯片的发光角度；如此，在后续显屏组装时可简化背光设计，尤其适用于微型led芯片(如mi n i-led或mi cro-led等)。

40、然后，通过设置：所述凸起的高度为h，则最小变化速率所对应的横截面的高度为0.4h～0.8h，使所述凸起横截面积的变化速率拐点位于中间高度的区域，从而扩大单个凸起的光反射方向，以进一步扩大led芯片的发光角度。

41、最后，在所述衬底背离所述发光结构的一侧表面设有凹陷，且所述凹陷与所述凸起沿所述第一方向错位设置。即在保证发光角度的同时，又通过所述凹陷与凸起空间位置错开，使得有源层所发出的光实现更优的光路传输系统；特别是在经过外延材料、衬底以及空气两两之间的界面后，光不会在垂直方向重叠，进而减少光在垂直空间上的二次反射，使得光更好地从发光器件逃逸，有效地提高其发光效率。

42、本发明还提供了一种led芯片的制备方法，在实现上述led芯片的有益效果的同时，其工艺制作简单便捷，便于生产化。