一種發光二極管芯片及其制作方法技術

本發明專利技術公開了一種發光二極管芯片及其制作方法，用以解決現有技術中存在的發光二極管芯片發光效率低的問題。上述發光二極管芯片包括：基底；PN結，其位于基底的一側并包括P型半導體層和N型半導體層；P型電極、N型電極和電流擴散層，該P型電極、N型電極和電流擴散層位于上述PN結上；還包括：反射層，位于上述基底的另一側；光柵，位于上述電流擴散層靠近PN結的一側。采用本發明專利技術技術方案，制作工藝簡單，通過改變發光二極管芯片內部光線的方向有效提高了發光二極管芯片的發光效率。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及發光二極管芯片制作領域，尤其涉及一種發光二極管芯片及其制作方法。
技術介紹
LED (Light Emitting Diode,發光二極管)芯片是一種固態的半導體器件,它可以直接將電能轉化為光能。參閱圖I所示為現有技術中的發光二極管芯片結構圖。在發光二極管芯片中，最下層為藍寶石基底6，在藍寶石基底6的反射層中，可以將發光層發射的光線進行反射；基底6上層為N型GaN層5和P型GaN層2構成的PN結7，該PN7結即為發光層，當發光二極管芯片通電時，N型GaN層5和P型GaN層2中的電子和空穴進行遷移，使得發光二極管芯片發光；發光二極管芯片的最上層為電流擴散層3，用于降低串聯電阻，使發光二極管芯片中的電流擴散；發光二極管芯片上還包含P型電極I和N型電極4，整個芯片采用環氧樹脂或者硅樹脂材料封裝。在制作發光二極管芯片的過程中，采用AlGaInP LED系化合物半導體，其折射率為3. 5，密封發光二極管芯片的環氧樹脂或者環氧樹脂材料的折射率為I. Π. 5。由于發光二極管芯片材料與封裝材料之間的折射率相差較大，當發光二極管芯片內部的光線射出發光二極管芯片時，容易發生全反射現象，即在發光二極管芯片內部，當光線入射角度大于臨界角時，將會發生全反射，經計算，上述臨界角約為25°左右。因此，需要發光二極管芯片發射的光線在發光二極管芯片界面的入射角小于臨界角，即幾乎垂直入射才能防止內部全反射·問題。由此可見，在發光二極管芯片中，只有滿足條件的光線才能出射，嚴重影響了發光二極管芯片的發光效率，現有技術中，發光二極管芯片的發光效率低于10%。在現有技術中，提高發光二極管芯片發光效率的方法主要為，對發光二極管芯片的形狀進行改進，將發光二極管芯片加工為具備多面體的形狀，或者將發光二極管芯片表面制作成凹凸狀，旨在提高發光層內部量子效率和光線從發光二極管芯片內部取至外部的效率，高效率提供發光層電流的技術，控制發光二極管芯片內部光線的入射角度。采用上述技術方案提高發光二極管芯片的發光效率，僅適用于外形尺寸低于1_的發光二極管芯片，并且在加工工藝上實現起來較為困難。
技術實現思路
本專利技術實施例提供一種發光二極管芯片及其制作方法，用以解決現有技術中存在的發光二極管芯片發光效率低的問題。本專利技術實施例提供的具體技術方案如下一種發光二極管芯片,包括基底；PN結，其位于基底的一側并包括P型半導體層和N型半導體層；P型電極、N型電極和電流擴散層，所述P型電極、N型電極和電流擴散層位于所述PN結上，反射層，位于所述基底的另一側；光柵，位于所述電流擴散層靠近PN結的一側。其中，所述發光二極管芯片還包括光線方向改變部件，所述光線方向改變部件位于所述電流擴散層的側面；所述光線方向改變部件包括經過粗糙化處理的部件；或者，光柵；或者，光子晶體。所述反射層為金屬層； 所述金屬層上設有多個曲率半徑為微米級的凹面鏡或凸面鏡；所述光柵采用金屬制作，所述光柵的光柵常數為10納米 19納米?！N發光二極管芯片的制作方法，包括在基底的一側上形成包括P型半導體層和N型半導體層的PN結的步驟；在所述PN結上形成P型電極和N型電極的步驟；在所述PN結上形成電流擴散層的步驟；在所述基底的另一側上形成反射層的步驟；在所述電流擴散層上制作光柵結構的步驟；其中，在所述電流擴散層的側面制作光線方向改變部件的步驟；在電流擴散層的側面制作光線方向改變部件的步驟包括在所述電流擴散層側面進行粗糙化處理；或者，在所述電流擴散層側面制作光柵結構；或者，在所述電流擴散層側面制作光子晶體；所述反射層為金屬層；在所述基底的另一側上形成反射層的步驟包括在所述金屬層上制作多個曲率半徑為微米級的凹面鏡或凸面鏡；所述光柵結構采用金屬制作，所述光柵結構的光柵常數為10納米 19納米。本專利技術實施例中，上述發光二極管芯片包括基底；PN結，其位于基底的一側并包括P型半導體層和N型半導體層；P型電極、N型電極和電流擴散層，該P型電極、N型電極和電流擴散層位于上述PN結上；還包括反射層，位于上述基底的另一側；光柵，位于上述電流擴散層靠近PN結的一側。采用本專利技術技術方案，制作工藝簡單，通過改變發光二極管芯片內部光線的方向有效提高了發光二極管芯片的發光效率。附圖說明圖I為現有技術中發光二極管芯片的結構示意圖；圖2為本專利技術實施例中發光二極管芯片的結構示意圖；圖3為本專利技術實施例中發光二極管芯片的制作流程圖；圖4為本專利技術實施例中發光二極管芯片反射層微結構中光線傳播模擬圖。具體實施例方式為了解決現有技術中存在的發光二極管芯片發光效率低的問題，本專利技術實施例中，上述發光二極管芯片包括基底；PN結，其位于基底的一側并包括P型半導體層和N型半導體層；P型電極、N型電極和電流擴散層，該P型電極、N型電極和電流擴散層位于上述PN結上；還包括反射層，位于上述基底的另一側；光柵，位于上述電流擴散層靠近PN結的一側。采用本專利技術技術方案，制作工藝簡單，通過改變發光二極管芯片內部光線的方向有效提高了發光二極管芯片的發光效率。下面結合附圖對本專利技術優選的實施方式進行詳細說明。參閱圖2所示為本專利技術實施例中提供的一種發光二極管芯片，發光二極管芯片包括基底6、PN結7、P型電極I、N型電極4、反射層11、光柵9和光線方向改變部件8，其中，基底6 ；PN結7，其位于基底的一側并包括P型半導體層2和N型半導體層5 ； P型電極I、N型電極4和電流擴散層3，所述P型電極I、N型電極4和電流擴散層3位于所述PN結上，反射層11，位于所述基底的另一側；光柵9，位于所述電流擴散層靠近PN結的一側；光線方向改變部件8，位于所述電流擴散層的側面。其中，上述發光二極管芯片的反射層11為金屬層，且在該金屬層上設有多個曲率半徑為微米級的凹面鏡或凸面鏡10，并且，該金屬層可以為鋁層、銅層等高反射率的金屬層；上述發光二極管芯片電流擴散層靠近PN結一側的光柵9采用金屬制作，且光柵常數為10納米 19納米；上述發光二極管電流擴散層側面的光線方向改變部件8可以為經過粗糙化處理的部件，或者為光柵，或者為光子晶體等。參閱圖3所示，本專利技術實施例中，發光二極管芯片制作的詳細流程如下步驟300 :在基底的一側上形成包括P型半導體層和N型半導體層的PN結。步驟310 :在上述PN結上形成電流擴散層。步驟320 :在上述PN結上形成P型電極和N型電極。在發光二極管芯片的制作過程中，PN結位于基底的一側并包括P型半導體層和N型半導體層。在PN結上形成電流擴散層，以及在PN結上形成P型電極和N型電極的步驟不分先后順序，即可以先執行步驟310，再執行步驟320 ;或者，先執行步驟320，再執行步驟310。經過上述過程后，發光二極管芯片的結構由上至下依次為P型電極、電流擴散層、PN結、N型電極及基底。步驟330 :在上述基底的另一側上形成反射層。在發光二極管芯片基底的另一側上形成反射層，該反射層為一層金屬層，該金屬層可以為鋁層，也可以為銅層等高反射率金屬層。發光二極管芯片發光層發出的光線，經反射層反射后的光線方向指向發光二極管芯片的上層，以使發光二極管芯片發射層發出的光線射出發光二極管芯片。在上述發光二極管芯片基底的金屬層上制作多個曲率半徑為微米級的凹面鏡或凸面鏡。當發光層發出的光線入射反射層時，反射層上的多本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種發光二極管芯片，包括：基底；PN結，其位于基底的一側并包括P型半導體層和N型半導體層；P型電極、N型電極和電流擴散層，所述P型電極、N型電極和電流擴散層位于所述PN結上；其特征在于，還包括：反射層，位于所述基底的另一側；光柵，位于所述電流擴散層靠近PN結的一側。

【技術特征摘要】
1.一種發光二極管芯片，包括 基底； PN結，其位于基底的一側并包括P型半導體層和N型半導體層； P型電極、N型電極和電流擴散層，所述P型電極、N型電極和電流擴散層位于所述PN結上； 其特征在于，還包括 反射層，位于所述基底的另一側； 光柵，位于所述電流擴散層靠近PN結的一側。2.如權利要求I所述的發光二極管芯片，其特征在于，所述發光二極管芯片還包括光線方向改變部件，所述光線方向改變部件位于所述電流擴散層的側面。3.如權利要求2所述的發光二極管芯片，其特征在于，所述光線方向改變部件包括 經過粗糙化處理的部件；或者，光柵；或者，光子晶體。4.如權利要求I所述的發光二極管芯片，其特征在于，所述反射層為金屬層。5.如權利要求4所述的發光二極管芯片，其特征在于，所述金屬層上設有多個曲率半徑為微米級的凹面鏡或凸面鏡。6.如權利要求I所述的發光二極管芯片，其特征在于，所述光柵采用金屬制作，所述光柵的光柵常數為10納米 19納米。7.一種發光二極管芯片的制作方法，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬若玉，張元波，
申請(專利權)人：京東方科技集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：