[发明专利]一种LED芯片结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种LED芯片结构及其制备方法。 

背景技术

目前的蓝光GaN芯片结构主要包括：蓝宝石衬底1′、缓冲层2′、N型层3′、多量子阱4′、P型层5′、电流扩散层6′、N电极7′、P电极8′。为提高该蓝光GaN芯片结构的亮度，如图1所示，通常在P电极8′下方位置增加电流阻挡层9′，以及在蓝宝石衬底1′底部增加反射层10′。其中，该电流阻挡层9′（Current blocking layer，简称CBL）一般使用绝缘材料SiO₂薄膜，目的在于阻止电流从P电极8′下方区域直接导入发光层，因为P电极8′下方区域产生的光线向上出射时也会被上面的P电极8′吸收，这部分的电流在做无用功，而增加CBL结构后电流会被迫扩散至其他区域，增加其它区域的电流密度，从而提升亮度。而该反射层10′可以将朝向底部出射的光线通过反射层10′反射后改变方向由芯片上方导出，增加出光亮度。 

但上述现有技术仍存在缺点，具体原因分析如下： 

1、CBL结构能避免电流从电极下导入而造成的浪费，电极正下方不注入电流就不会有光产生，也就不会因吸光而损失亮度，一定程度上提升芯片亮度。但未考虑到LED发光层产生的光是全向性的，发光层其它区域产生的光线经过发散一定会有光进入到电极下方区域，而这部分的光线就不可避免的再次被金属电极吸收。 

2、背面蓝宝石增加的反射层结构，能有效的将朝向芯片底部出射的光线反射回，但反射后的部分光线有机会从正面导出，还有部分光线会从芯片侧面导出，而这部分从侧面导出的光线容易被N电极的金属材料吸收，尤其如果光从水平方向发射出去，只是增加光的发散，这些光对我们元件的发光效率是没有多大的帮助的。另一方面，芯片背镀反射层的技术与封装使用的镀银反射支架相重合。即使芯片不做背面反射层结构，封装过后朝下发射的光线也会被反射回去。 

所以综合以上两点，现有的增设CBL结构和反射层的技术对LED芯片最终亮度的提升作用比较有限。 

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选 择。为此，本发明的目的在于提出一种具有避免发光损失的LED芯片结构及其形成方法。 

根据本发明实施例的LED芯片结构包括：衬底；形成在所述衬底之上的缓冲层；形成在所述缓冲层之上的N型层；形成在所述N型层之上的多量子阱层；形成在所述多量子阱层之上的P型层；以及形成在所述P型层之上的电流扩散层，其中，所述P型层、多量子阱层以及N型层堆叠形成倒置棱台结构。 

在本发明的一个实施例中，所述倒置棱台结构的侧壁与所述倒置棱台的顶面的夹角为60-70°。 

在本发明的一个实施例中，所述倒置棱台结构的侧壁与所述倒置棱台的顶面的夹角为67°。 

在本发明的一个实施例中，所述倒置棱台结构的侧壁设有第一布拉格反射层。 

在本发明的一个实施例中，还包括：位于所述N型层之上的N电极和位于所述电流扩散层之上的P电极。 

在本发明的一个实施例中，所述电流扩散层中位于所述P电极下方设有第二布拉格反射层。 

在本发明的一个实施例中，所述布拉格反射层材料为SiO₂/TiO₂交替多层薄膜。 

根据本发明实施例的LED芯片结构的形成方法包括：提供衬底；在所述衬底之上形成缓冲层；在所述缓冲层之上形成N型层；在所述N型层之上形成多量子阱层；在所述多量子阱层之上形成P型层；刻蚀所述P型层、多量子阱层以及N型层以使其堆叠形成倒置棱台结构；在所述P型层之上形成电流扩散层。 

在本发明的一个实施例中，所述倒置棱台结构的侧壁与所述倒置棱台的顶面的夹角为60-70°。 

在本发明的一个实施例中，所述倒置棱台结构的侧壁与所述倒置棱台的顶面的夹角为67°。 

在本发明的一个实施例中，还包括，在所述倒置棱台结构的侧壁形成第一布拉格反射层。 

在本发明的一个实施例中，还包括：在所述N型层之上形成N电极，以及在所述电流扩散层之上形成P电极 

在本发明的一个实施例中，还包括，在所述电流扩散层中位于所述P电极下方的位置形成第二布拉格反射层。 

在本发明的一个实施例中，所述布拉格反射层材料为SiO₂/TiO₂交替多层薄膜。