[发明专利]高光效倒装LED芯片及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高光萃取率的高光效倒装LED芯片及其制备方法，其包括由N型层、MQW量子阱层和P型层层叠的外延结构，第一开口沿外延结构的边缘布置，第二开口靠近其中心区域布置，第一和第二开口延伸至N型层，电流扩展层布置于P型层上，钝化绝缘层沿第一、第二开口和电流扩展层的表面布置，其中布置于电流扩展层表面的钝化绝缘层中设置有多个孔洞，孔洞暴露电流扩展层；金属反射层布置于P型层上方的钝化绝缘层上，钝化绝缘层包含多个层叠的钝化绝缘层子层，子层的折射率沿电流扩展层指向金属反射层的方向逐渐减小。本发明的芯片结构增大了入射角，光提取效率、芯片表面电流注入均匀性均得以提高，降低了电压、提高了亮度和光效。

技术领域

本发明涉及半导体器件及其照明制造领域，尤其涉及一种高光效倒装LED芯片及其制备方法。

背景技术

LED作为新一代的固体冷光源，具有低能耗、寿命长、易控制、安全环保等特点，是理想的节能环保产品，适用各种照明场所。

传统LED芯片一般为蓝宝石衬底，散热性能较差，容易使发生漏电、光衰严重、电压高等问题，严重影响LED芯片的可靠性能。

倒装LED芯片和传统LED芯片相比，具有发光效率高、电流分布均匀、散热好、电压降低、效率高等优点。倒装LED芯片目前普遍采用ITO+Ag镜、ITO+DBR或ITO+Ag镜+DBR复合反射层做反射镜。一般使用ITO为电流扩展层，用来增大电流横向扩展效应；但局部区域电流扩展效应仍然比较差尤其是LED芯片的四周边缘位置，电流扩展效应差会引起电压高。同时，在反射层界面部分因为存在折射率的差异，导致反射界面上出现较大的光损失。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的首要目的是提供一种高光效倒装LED芯片及其制备方法。该高光效倒装LED芯片在电流扩展层与金属反射层之间设置折射率介于电流扩展层与金属反射层之间的钝化绝缘层，该钝化绝缘层由多个折射率渐变的钝化绝缘层子层构成，具体地，沿电流扩展层指向金属反射层的方向上，钝化绝缘层子层的折射率依次减小。该钝化绝缘层覆盖于整个芯片的表面，使得从GaN出射的光经过折射率渐变的三种介质时光路改变、入射角增大、增加光提取效率；通过多层不同折射率(依次变化)的介质层叠加而成的钝化绝缘层结构，增大了临界角，从而减少光线在界面的损耗，增加了光萃取效率。

同时，P型GaN上形成的钝化绝缘层孔洞形成的电流扩展二次分布效应，使电流扩展铺满整个倒装LED芯片表面(芯片中间及四周边缘)，大大改善了整个倒装LED芯片整个表面各个区域的电流注入情况，提高了倒装LED芯片表面电流注入均匀性，降低了电压、提高了亮度、进一步提高了光效；钝化绝缘层还覆盖在外延层叠结构上开口区域的量子阱表面，形成了侧壁保护，量子阱侧壁的覆盖保护，防止了Ag迁移到量子阱位置而漏电，提高了芯片的良率。本发明所提供的技术方案适用于倒装结构的LED芯片、垂直结构的LED芯片等相关技术领域。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一方面提供一种高光效倒装LED芯片，包括：衬底；外延层叠结构，设置于衬底上，其包括依次层叠的N型半导体层、多量子阱层和P型半导体层，其中，沿该外延层叠结构的边缘位置布置有第一开口，靠近该外延层叠结构的中心区域布置有第二开口，第一开口和第二开口沿P型半导体层延伸至N型半导体层中一定深度；

电流扩展层，布置于P型半导体层上；

钝化绝缘层，沿第一开口、第二开口和电流扩展层的表面布置，其中布置于电流扩展层表面的钝化绝缘层中设置有多个均匀布置的钝化绝缘层孔洞，该孔洞暴露电流扩展层；

包括Ag镜金属层和Ag镜金属保护层的金属反射层，布置于P型半导体层上方的钝化绝缘层上，填充所述孔洞，所述Ag镜金属层靠近所述电流扩展层，所述钝化绝缘层的折射率介于电流扩展层与Ag镜金属层之间；

具有电极窗口的绝缘钝化层，布置于所述钝化绝缘层和金属反射层的表面；