出光率高的LED芯片及其制作方法.pdf

本发明公开了一种出光率高的LED芯片及其制作方法，其中制作方法包括如下步骤：S1.提供衬底，在衬底上依次制作N型半导体层、发光层以及P型半导体层；S2.在P型半导体层上制作导电层；S3.在导电层上刻蚀mesa图形，并在形成的mesa图形区域中的边缘位置刻蚀沟槽；S4.以刻蚀形成的mesa图形为掩膜对导电层和P型半导体层进行刻蚀，并刻蚀至N型半导体层；S5.在导电层上和暴露出的N型半导体层上沉积保护层；S6.制作P电极和N电极。本发明的LED芯片的制作方法通过优化mesa图形区域的结构，减少了LED芯片照明时产生的侧向光，使得LED芯片发出的光集中从正向发出，提高了LED的发光效率和亮度。

权利要求书1.  一种出光率高的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法 包括如下步骤： S1.提供衬底，在所述衬底上依次制作N型半导体层、发光层以及P型半 导体层，形成LED晶圆结构； S2.在所述P型半导体层上制作导电层； S3.在所述导电层上刻蚀mesa图形，并在所述形成的mesa图形区域中的 边缘位置刻蚀沟槽； S4.以刻蚀形成的mesa图形为掩膜对导电层和P型半导体层进行刻蚀， 并刻蚀至N型半导体层； S5.在导电层上和暴露出的N型半导体层上沉积保护层； S6.制作P电极和N电极。 2.  根据权利要求1所述的出光率高的LED芯片的制作方法，其特征在 于，所述步骤S2之前还包括：S10.对所述形成的LED晶圆结构进行清洗，并 干燥。 3.  根据权利要求2所述的出光率高的LED芯片的制作方法，其特征在 于，清洗LED晶圆结构过程中使用硫酸与双氧水形成的混合溶液对其进行清 洗。 4.  根据权利要求1所述的出光率高的LED芯片的制作方法，其特征在 于，所述步骤S2中，所述导电层为ITO透明导电层，通过沉积的方式在在 所述P型半导体层上制作ITO透明导电层。 5.  根据权利要求1所述的出光率高的LED芯片的制作方法，其特征在 于，所述步骤S3中，所述刻蚀形成的沟槽为形成于mesa图形区域中边缘位 置的闭合沟槽。 6.  根据权利要求1所述的出光率高的LED芯片的制作方法，其特征在 于，所述步骤S3中，所述刻蚀形成的沟槽的侧面为斜面，所述斜面与沟槽的 底面之间的夹角为钝角。 7.  根据权利要求1所述的出光率高的LED芯片的制作方法，其特征在 于，所述步骤S4中，通过光刻的方式刻蚀至N性半导体层。 8.  根据权利要求1所述的出光率高的LED芯片的制作方法，其特征在 于，所述保护层为二氧化硅层或金属层。 9.  根据权利要求8所述的出光率高的LED芯片的制作方法，其特征在 于，通过PECVD法生长所述二氧化硅层，通过磁控溅射法制作所述金属层。 10.  一种出光率高的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片根据权利要 求1-9任一项所述的制作方法获得。

说明书出光率高的LED芯片及其制作方法
技术领域
本发明涉及半导体发光器件技术领域，特别是涉及一种出光率高的LED 芯片、及其制作方法。
背景技术
发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)是一种能发光的半导体电子元 件。这种电子元件早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展 出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线， 光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着技 术的不断进步，发光二极管已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照 明。
目前的LED发光时，由于LED上mesa图形区域的结构以及LED本身的 发光机制，会有较多的侧向光。如此，将会导致LED发出的光线不集中，降 低LED的发光效率和照明的亮度。
因此，针对上述技术问题，有必要提供进一步的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种出光率高的LED芯片及其制作方 法，以克服现有的LED芯片中存在的不足。
为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：
一种出光率高的LED芯片的制作方法，其包括如下步骤：
S1.提供衬底，在所述衬底上依次制作N型半导体层、发光层以及P型半 导体层，形成LED晶圆结构；
S2.在所述P型半导体层上制作导电层；
S3.在所述导电层上刻蚀mesa图形，并在所述形成的mesa图形区域中的 边缘位置刻蚀沟槽；
S4.以刻蚀形成的mesa图形为掩膜对导电层和P型半导体层进行刻蚀， 并刻蚀至N型半导体层；
S5.在导电层上和暴露出的N型半导体层上沉积保护层；
S6.制作P电极和N电极。
作为本发明的出光率高的LED芯片的制作方法的改进，所述步骤S2之 前还包括：S10.对所述形成的LED晶圆结构进行清洗，并干燥。
作为本发明的出光率高的LED芯片的制作方法的改进，清洗LED晶圆结 构过程中使用硫酸与双氧水形成的混合溶液对其进行清洗。
作为本发明的出光率高的LED芯片的制作方法的改进，所述步骤S2中， 所述导电层为ITO透明导电层，通过沉积的方式在在所述P型半导体层上制 作ITO透明导电层。
作为本发明的出光率高的LED芯片的制作方法的改进，所述步骤S3中， 所述刻蚀形成的沟槽为形成于mesa图形区域中边缘位置的闭合沟槽。
作为本发明的出光率高的LED芯片的制作方法的改进，作为本发明的出 光率高的LED芯片的制作方法的改进，所述步骤S3中，所述刻蚀形成的沟 槽的侧面为斜面，所述斜面与沟槽的底面之间的夹角为钝角。
作为本发明的出光率高的LED芯片的制作方法的改进，所述步骤S4中， 通过光刻的方式刻蚀至N性半导体层。
作为本发明的出光率高的LED芯片的制作方法的改进，所述保护层为二 氧化硅层或金属层。
作为本发明的出光率高的LED芯片的制作方法的改进，通过PECVD法 生长所述二氧化硅层，通过磁控溅射法制作所述金属层。
为实现上述发明目的，基于相同的技术构思，本发明还提供一种出光率 高的LED芯片，其根据如上所述的制作方法获得。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的LED芯片的制作 方法通过优化mesa图形区域的结构，减少了LED芯片照明时产生的侧向光， 使得LED芯片发出的光集中从正向发出，提高了LED的发光效率和亮度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员 来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的出光率高的LED芯片一具体实施方式的平面示意图；
图2为图1中LED芯片的沟槽结构对光线进行折射时的示意图，其中， 箭头代表光线；
图3为本发明的出光率高的LED芯片的制作方法一具体实施方式的制作 流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合 本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施 例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
此外，在不同的实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了 简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何 关联性。
如图1、图2所示，本发明的一具体实施方式中LED芯片100依次包括 如下结构：衬底、N型半导体层、发光层、P型半导体层、导电层、保护层、 P电极10以及N电极20。
其中，所述衬底可以为蓝宝石、Si、SiC、GaN、ZnO等。
所述N型半导体和P型半导体分别可以为N型GaN和P型GaN。
所述发光层可以是GaN等，导电层可以为透明ITO透明导电层。此外， 该导电层也可以为ZITO、ZIO、GIO、ZTO、FTO、AZO、GZO、In4Sn3O12、 NiAu等透明导电层。所述导电层上形成有mesa图形区域30，该mesa图形 区域30中的边缘位置处形成有沟槽31。
所述保护层可以为二氧化硅层或金属层。
如图3所示，本发明的出光率高的LED芯片的制作方法包括如下步骤：
S1.提供衬底，在所述衬底上依次制作N型半导体层、发光层以及P型半 导体层，形成LED晶圆结构。
所述步骤S1中，可通过外延生长法在衬底上依次制作N型半导体层、发 光层以及P型半导体层，从而形成LED晶圆结构。形成所述LED晶圆结构 后，本发明的制作方法还包括：
S10.对所述形成的LED晶圆结构进行清洗，并干燥。其中，清洗LED晶 圆结构过程中可使用硫酸与双氧水形成的混合溶液对其进行清洗。清洗的时 间优选为15min-20min，清洗的温度为85℃-95℃。
S2.在所述P型半导体层上制作导电层。
所述步骤S2中，所述导电层为ITO透明导电层，可通过沉积的方式在 在所述P型半导体层上制作ITO透明导电层。沉积ITO导电层后还需要对其 进行检验，符合要求后进行步骤S3。
S3.在所述导电层上刻蚀mesa图形，并在所述形成的mesa图形区域中的 边缘位置刻蚀沟槽。
配合参照图2所示，所述步骤S3中，刻蚀制作mesa图形时，可采用光 刻的方式刻蚀mesa图形，从而，首先在导电层上涂布光刻胶，然后进行刻蚀。 优选地，所述刻蚀形成的沟槽为形成于mesa图形区域中边缘位置的闭合沟槽。 从而，减少了四周的侧向光，使光线能够集中从正面发出。同时，所述刻蚀 形成的沟槽的侧面为斜面，所述斜面与沟槽的底面之间的夹角为钝角。此时， 发出的光线穿过一侧的斜面会被另一侧的斜面折射，从而改变发光的角度， 实现光线能够集中从正面发出的目的。
S4.以刻蚀形成的mesa图形为掩膜对导电层和P型半导体层进行刻蚀， 并刻蚀至N型半导体层。其中，通过光刻的方式刻蚀至N性半导体层。
S5.在导电层上和暴露出的N型半导体层上沉积保护层。其中，所述保护 层为二氧化硅层或金属层，相应地，通过PECVD法生长所述二氧化硅层， 通过磁控溅射法制作所述金属层。
S6.制作P电极和N电极。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明的LED芯片通过优化mesa 图形区域的结构，减少了LED芯片照明时产生的侧向光，使得LED芯片发出 的光集中从正向发出，提高了LED的发光效率和亮度。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实 现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且 是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨 在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实 施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起 见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也 可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。