[发明专利]发光二极管芯片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体发光器件领域，涉及一种发光二极管芯片及其制造方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种将电能转化为光能的电子器件，可以通过采用不同的化合物半导体材料使其波长可以覆盖整个可视光区及部分红外和紫外波段。LED具有节能、绿色环保、寿命长、重量轻、体积小、效率高、耐振动、响应时间快、色彩鲜明和辨识性优等优点，在交通指示、户外全色显示等领域有着广泛的应用。尤其是利用大功率发光二极管可能实现半导体固态照明，引起人类照明史的革命,从而逐渐成为目前电子学领域的研究热点。为了获得高亮度的LED，关键要提高器件的内量子效率和外量子效率。目前，芯片光提取效率是限制器件外量子效率的主要因素，其主要原因是外延材料、衬底材料以及空气之间的折射率差别较大，导致有源区产生的光在不同折射率材料界面发生全反射而不能导出芯片。

目前已经提出了几种提高芯片光提取效率的方法,主要包括：改变芯片的几何外形，减少光在芯片内部的传播路程，降低光的吸收损耗，如采用倒金字塔结构；控制和改变自发辐射，通常采用谐振腔或光子晶体等结构；采用表面粗糙方法，使光在粗糙的半导体和空气界面发生漫射，增加其投射的机会等。随着亮度要求不断的提高，现有技术已不能满足要求。

鉴于此，实有必要提供一种提高芯片亮度的方法，以制备出一种高效出光发光二极管芯片。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种发光二极管芯片及其制造方法，用于解决现有技术中发光二极管芯片亮度不高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种发光二极管芯片的制造方法，所述发光二极管芯片的制造方法至少包括以下步骤：

1)提供一基板，所述基板自下而上依次包括衬底、N型半导体层、发光层及P型半导体层；

2)对所述基板进行部分刻蚀，在所述基板中形成一凹陷区域，所述凹陷区域底部到达所述N型半导体层中；

3)在步骤2)形成的结构上沉积光反射层，并对所述光反射层进行刻蚀，在所述P型半导体层上形成P电极区光反射层、在所述凹陷区域的N型半导体层上形成N电极区光反射层，然后进行退火处理；

4)在其余P型半导体层及所述P电极区光反射层上形成透明导电层，所述透明导电层覆盖所述P电极区光反射层；

5)在所述透明导电层上制作P电极及P电极引线，在所述凹陷区域的N型半导体层上制作N电极及N电极引线；所述P电极与所述P电极区光反射层相对，所述N电极覆盖所述N电极区光反射层并与N型半导体层接触。

可选地，所述P电极与所述P电极区光反射层在水平面上的投影面积百分比为x₁，其中80％≤x₁≤190％，所述N电极区光反射层与所述N电极在水平面上的投影面积百分比为y₂，其中50％≤y₂≤80％。

可选地，于所述步骤3)中沉积光反射层之后、进行退火处理之前，还包括在所述P型半导体层上形成P电极引线区光反射层、在所述凹陷区域的N型半导体层上形成N电极引线区光反射层的步骤；于所述步骤5)中，所述P电极引线与所述P电极区光反射层相对，所述N电极引线与所述N电极连接的前段部分形成于所述N电极区光反射层上，后段部分形成于所述N型半导体层上。

可选地，所述P电极引线与所述P电极引线区光反射层在水平面上的投影面积百分比为x₂，其中80％≤x₂≤190％；位于所述N电极引线区光反射层上的N电极引线与所述N电极引线区光反射层在水平面上的投影面积百分比为y₁，其中50％≤y₁≤80％。

可选地，所述光反射层的厚度范围是600～8000埃。

可选地，所述退火处理的温度范围是300～600℃，时间范围是5～30min，气氛为氮气或氧气。

可选地，所述光反射层的材料为SiO₂或Si₃N₄。