[发明专利]一种高亮度LED芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种LED及其制造方法，特别是涉及一种高亮度LED芯片及其制造方法。

背景技术

半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一。

为提高光提取效率，使得器件体内产生的光子更多地发射到体外，并改善器件内部热特性，经过多年的研究和实践，人们已经提出了多种光提取效率提高的方法，比如倒装结构、芯片形状几何化结构、图形衬底、光子晶体、表面粗化、背镀反射镜、电流扩展优化等。

然而，如何突破现有技术进一步提高出光效率仍然是本领域技术人员亟待解决的技术课题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是要提供一种提高LED芯片亮度的方法，能有效提高LED芯片的亮度。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高亮度LED芯片的制造方法，所述方法至少包括以下步骤：步骤一，提供一蓝宝石衬底，在所述蓝宝石衬底上依次生长N型GaN层、有源层及P型GaN层，以形成发光外延结构层；步骤二，刻蚀所述的发光外延结构层，以去掉部分有源层及部分P型GaN层，并使所述N型GaN层形成具有上台阶部及下台阶部的台阶状结构；步骤三，在所述P型GaN层表面上对应欲制作P电极的区域制作绝缘反射层；步骤四，在所述P型GaN层与所述绝缘反射层表面上制作透明电极层，然后于所述透明电极层表面上与所述绝缘反射层垂向对应的区域制作P电极，及于所述N型GaN层的下台阶部上制作N电极；步骤五，在所述发光外延结构层上表面形成保护层，最后进行研磨、划裂以完成所述高亮度LED芯片的制备。

在本发明的制造方法步骤一中采用金属有机化学气相沉积、分子束外延或氢化物气相外延技术生长所述发光外延结构层。

在本发明的制造方法步骤二中，采用感应耦合等离子刻蚀或反应离子刻蚀技术进行刻蚀。

在本发明的制造方法中，所述N型GaN层的上台阶部与下台阶部的落差为800～2000nm。

在本发明的制造方法中，所述步骤三中，所述绝缘反射层先形成于所述发光外延结构层的上表面，然后通过干法刻蚀或湿法蚀刻以制作成所需形状。

在本发明的制造方法中，所述绝缘反射层包括绝缘层和反射层，其中，所述绝缘层形成于所述P型GaN层表面，所述反射层形成于所述绝缘层表面。

在本发明的制造方法中，所述绝缘层为SiO₂层或Si₃N₄层，采用BOE溶液或氢氟酸刻蚀。

在本发明的制造方法中，所述绝缘层的厚度为10～1000nm。

在本发明的制造方法中，交替制作TiO₂/SiO₂循环交替层、Al/Ti堆栈层、Al/Ni堆栈层、Al/Cr堆栈层或Al/SiO₂堆栈层以制备所述反射层，如上所述的循环交替层或堆栈层的循环次数为1～50次。

在本发明的制造方法中，所述反射层为TiO₂/SiO₂循环交替层时，采用浓硫酸刻蚀TiO₂，采用BOE溶液或氢氟酸刻蚀SiO₂；所述反射层为Al/Ti堆栈层、Al/Ni堆栈层、Al/Cr堆栈层或Al/SiO₂堆栈层时，采用盐酸或硫酸刻蚀Al，采用氢氟酸、热的浓盐酸或热的浓硫酸刻蚀Ti，采用硝酸刻蚀Ni，采用盐酸与Cr的混合液刻蚀Cr，采用BOE溶液或氢氟酸刻蚀SiO₂。

在本发明的制造方法中，所述反射层的厚度为5～4000nm。

在本发明的制造方法中，所述步骤四中采用溅射法或蒸发法制作透明电极层。

在本发明的制造方法中，所述步骤五中采用等离子体化学气相沉积技术制备保护层。