一种倒装BLU发光二极管芯片及其制备方法与流程

一种倒装blu发光二极管芯片及其制备方法
技术领域
1.本发明属于半导体器件的技术领域，具体地涉及一种倒装blu发光二极管芯片及其制备方法。


背景技术：

2.现有倒装blu芯片一般在倒装发光二极管芯片衬底面设置一段布拉格反射层，从而增加芯片的侧面出光，增大发光二极管的发光角度；现有的倒装blu芯片，要想进一步增加发光角度，就需要增加布拉格反射层的反射率，但是反射率增加之后发光二极管芯片中心光强就会减弱，造成边缘发光强，中心弱的异常。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供了一种倒装blu发光二极管芯片及其制备方法。
4.本发明采用以下技术方案：一种倒装blu发光二极管芯片，所述芯片包括衬底、外延层、第一段布拉格反射层、第二段布拉格反射层，所述外延层置于所述衬底之上，所述第一段布拉格反射层置于所述衬底背离所述外延层的一面，用于反射与所述衬底夹角介于45
°
～90
°
的光线，所述第二段布拉反射层置于所述第一段布拉反射层背离所述衬底的一面，用于反射与所述衬底夹角介于0～45
°
的光线，所述第二段布拉格反射层中心设有贯穿至所述第一段布拉格反射层的第二段布拉格反射层通孔。
5.相比现有技术，本发明的有益效果为：通过在衬底背面设置有两段布拉格反射层，再控制该两段布拉格反射层的厚度，使得第一段布拉格反射层能够反射与衬底夹角介于45
°
～90
°
的光线，第二段布拉格反射层能够反射与衬底夹角介于0～45
°
的光线，由此增强发光二极管芯片的侧面出光，增加发光二极管的发光角度；且第二段布拉格反射层在中心区域镂空形成第二段布拉格反射层通孔，使得中心区域与衬底夹角介于0～45
°
的光线释放出来，增加了中心光强，使得发光二极管芯片中心与边缘发光均匀。
6.优选的，所述第一段布拉格反射层由6～10组sio2层与ti3o5层交替层叠的材料组形成，所述sio2层物理厚度介于60～85nm，所述ti3o5层物理厚度介于33～50nm。
7.优选的，所述第二段布拉格反射层由6～10组sio2层与ti3o5层交替层叠的材料组形成，所述sio2层物理厚度介于85～100nm，所述ti3o5层物理厚度介于50～60nm。
8.优选的，所述第一段布拉格反射层在所述衬底上的正向投影面积与所述衬底面积相同。
9.优选的，所述第二段布拉格反射层在所述衬底上的正向投影的边界面积与所述衬底面积相同，所述第二段布拉格反射层通孔的底面积占所述衬底面积的10～70％。
10.优选的，所述第二段布拉格反射层通孔设有至少一个，其形状为圆形、方形、不规则图形的一种或多种。
11.优选的，所述外延层包括n型半导体层、有源发光层、p型半导体层；所述芯片还包括电流阻挡层、电流扩展层、导电金属层、绝缘保护层、焊盘层；
12.所述导电金属层包括n型导电金属层和p型导电金属层，所述n型导电金属层与所述n型半导体层电连接，所述p型导电金属层与所述电流扩展层电连接。
13.优选的，所述电流扩展层为ito层。
14.优选的，所述绝缘保护层设有n型绝缘保护层通孔和p型绝缘保护层通孔，所述焊盘层包括n型焊盘层和p型焊盘层，所述n型焊盘层通过所述n型绝缘保护层通孔与所述导电金属层电连接，所述p型焊盘层通过所述p型绝缘保护层通孔与所述导电金属层电连接。
15.本发明还提供一种倒装blu发光二极管芯片制备方法，所述制备方法用于制备上述技术方案当中所述的倒装blu发光二极管芯片，所述制备方法包括：
16.提供一衬底,在所述衬底上制备外延层，所述外延层包括n型半导体层、有源发光层、p型半导体层；
17.在所述p型半导体层上制作电流阻挡层；
18.在所述电流阻挡层上制作电流扩展层；
19.在所述电流扩展层上制作导电金属层，所述导电金属层包括n型导电金属层和p型导电金属层；
20.在所述导电金属层上制作绝缘保护层，对所述绝缘保护层进行刻蚀形成n型绝缘保护层通孔和p型绝缘保护层通孔；
21.在所述绝缘保护层上制作焊盘层，所述焊盘层包括n型焊盘层和p型焊盘层；
22.对所述衬底进行减薄，在所述衬底背面制作第一段布拉格反射层；
23.在所述第一段布拉格反射层背面制作第二段布拉格反射层，并将所述第二段布拉格反射层中心区域镂空，形成第二段布拉格反射层通孔。
24.相比现有技术，本发明的有益效果为：该制备方法通过在衬底背面设置有两段布拉格反射层，再调控该两段布拉格反射层的厚度，使得第一段布拉格反射层能够反射与衬底夹角介于45
°
～90
°
的光线，第二段布拉格反射层能够反射与衬底夹角介于0～45
°
的光线，由此增强发光二极管芯片的侧面出光，增加发光二极管的发光角度；且第二段布拉格反射层在中心区域镂空形成第二段布拉格反射层通孔，使得中心区域与衬底夹角介于0～45
°
的光线释放出来，增加了中心光强，使得发光二极管芯片中心与边缘发光均匀。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明第一实施例的剖面结构示意图；
27.图2为本发明第一实施例中倒装blu发光二极管芯片制备方法的流程图；
28.图3为本发明第二实施例的剖面结构示意图。
29.附图标记说明：
30.11衬底、12外延层、121n型半导体层、122有源发光层、123p型半导体层、13电流阻挡层、14电流扩展层、15导电金属层、151n型导电金属层、152p型导电金属层、16绝缘保护层、161n型绝缘保护层通孔、162p型绝缘保护层通孔、17焊盘层、171n型焊盘层、172p型焊盘
层、18第一段布拉格反射层、19第二段布拉格反射层、191第二段布拉格反射层通孔。
具体实施方式
31.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。
32.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
35.实施例一
36.参照图1，一种倒装blu发光二极管芯片，芯片包括衬底11、外延层12、第一段布拉格反射层18、第二段布拉格反射层19，外延层12置于衬底11之上，第一段布拉格反射层18置于衬底11背离外延层12的一面，用于反射与衬底11夹角介于45
°
～90
°
的光线，第二段布拉反射层19置于第一段布拉18背离衬底11的一面，用于反射与衬底11夹角介于0～45
°
的光线，第二段布拉格反射层19中心设有贯穿至第一段布拉格反射层的第二段布拉格反射层通孔191。
37.在本发明中，通过在衬底11背面设置有两段布拉格反射层，通过控制该两段布拉格反射层的厚度，使得第一段布拉格反射层18能够反射与衬底11夹角介于45
°
～90
°
的光线，第二段布拉格反射层19能够反射与衬底11夹角介于0～45
°
的光线，由此增强发光二极管芯片的侧面出光，增加发光二极管的发光角度；且第二段布拉格反射层19在中心区域镂空形成第二段布拉格反射层通孔191，使得中心区域与衬底11夹角介于0～45
°
的光线释放出来，增加了中心光强，使得发光二极管芯片中心与边缘发光均匀。
38.本实施例中，第一段布拉格反射层18由7组sio2层与ti3o5层交替层叠的材料组形成，其中sio2层物理厚度为73nm，ti3o5层物理厚度为41nm；第二段布拉格反射层19也由7组sio2层与ti3o5层交替层叠的材料组形成，其中sio2层物理厚度为93nm，ti3o5层物理厚度为55nm。
39.第一段布拉格反射层18在衬底上的正向投影面积与衬底11面积相同；第二段布拉
格反射层19在衬底上的正向投影的边界面积与衬底11面积相同，第二段布拉格反射层通孔191的底面积占衬底11面积的40％；通过控制第二段布拉格反射层19的厚度以及第二段布拉格反射层通孔191的面积，使得在满足发光均匀的情况下，可以控制发光二极管芯片的半强角角度；本实施例中，第二段布拉格反射层通孔191设有一个，形状呈方形。
40.外延层12包括n型半导体层121，有源发光层122、p型半导体层123；芯片还包括电流阻挡层13，电流扩展层14、导电金属层15、绝缘保护层16、焊盘层17；电流扩展层14为ito层；导电金属层15包括n型导电金属层151和p型导电金属层152，n型导电金属层151与n型半导体层121电连接，p型导电金属层152与电流扩展层14电连接；绝缘保护层16设有n型绝缘保护层通孔161和p型绝缘保护层通孔162，焊盘层17包括n型焊盘层171和p型焊盘层172，n型焊盘层171通过n型绝缘保护层通孔161与导电金属层15电连接，p型焊盘层172通过p型绝缘保护层通孔162与导电金属层15电连接。
41.参照图2，本发明还提供一种倒装blu发光二极管芯片制备方法，该制备方法用于制备上述实施例当中所述的倒装blu发光二极管芯片，该制备方法包括：
42.s1:提供一衬底11,在衬底11上制备外延层12，外延层12包括n型半导体层121、有源发光层122、p型半导体层123；
43.s2:在p型半导体层123上制作电流阻挡层13；
44.s3:在电流阻挡层13上制作电流扩展层14；
45.s4:在电流扩展层14上制作导电金属层15，导电金属层15包括n型导电金属层151和p型导电金属层152；
46.s5:在导电金属层15上制作绝缘保护层16，对绝缘保护层16进行刻蚀形成n型绝缘保护层通孔161和p型绝缘保护层通孔162；
47.s6:在绝缘保护层16上制作焊盘层17，焊盘层17包括n型焊盘层171和p型焊盘层172；
48.s7:对衬底11进行减薄，在衬底11背面制作第一段布拉格反射层18；
49.s8:在第一段布拉格反射层18背面制作第二段布拉格反射层19，并将第二段布拉格反射层19中心区域镂空，形成第二段布拉格反射层通孔191。
50.具体的，本实施例中所示的倒装blu发光二极管芯片制备方法得步骤，具体包括：
51.提供一衬底11,在衬底11上制备外延层12，外延层12包括n型半导体层121、有源发光层122、p型半导体层123；
52.在上述基础上利用等离子体化学沉积技术沉积sio2层，然后利用光刻和等离子体化学刻蚀工艺去除掉部分sio2层形成电流阻挡层13；
53.在上述基础上利用磁控溅射或电子束蒸镀工艺沉积ito层，然后利用光刻和湿法化学腐蚀工艺去除掉部分ito层，形成电流扩展层14；
54.在上述基础上利用光刻工艺预设导电金属层的图形，然后利用电子束蒸镀工艺蒸镀cr金属，然后利用lift-off工艺去除掉导电金属层以外的金属层，形成导电金属层15，导电金属层15包括n型导电金属层151和p型导电金属层152；
55.在上述的基础上利用磁控溅射或电子束蒸镀工艺沉积sio2层和ti3o5层的叠层，然后利用光刻及等离子体刻蚀工艺去除掉部分sio2层和ti3o5层的叠层，形成绝缘保护层16以及n型绝缘保护层通孔161和p型绝缘保护层通孔162；
56.在上述基础上利用光刻工艺预设焊盘层的图形，然后利用电子束蒸镀工艺蒸镀al金属，然后利用lift-off工艺去除掉焊盘层以外的金属层，形成焊盘层17，焊盘层17包括n型焊盘层171和p型焊盘层172；
57.对衬底11进行减薄，然后利用电子束蒸镀工艺在衬底背面沉积第一布拉格反射层18；
58.在第一布拉格反射层18底部利用电子束蒸镀工艺沉积第二布拉格反射层19，然后光刻及等离子体化学刻蚀工艺形成中心镂空区域，也可以利用lift-off工艺去除掉中心需要镂空区域的第二布拉格反射层19，完成中心镂空设置，形成第二段布拉格反射层通孔191。
59.本实施例制备方法制备的倒装blu发光二极管芯片与对照例制备的芯片尺寸规格相同，经测试仪器测试其发光半强角为160
°
，中心光强为52.3％。具体如表1所示。
60.实施例二
61.参照图3，本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的第一段布拉格反射层材料组层数为6层，第一段布拉格反射层材料组中sio2层物理厚度为60nm，第二段布拉格反射层材料组层数为6层，第二段布拉格反射层通孔的底面积占衬底面积的10％；第二段布拉格反射层通孔191设有四个，其形状为圆形；具体实施时，相邻的第二段布拉格反射层通孔191还可以相互连通。
62.本实施例制备方法制备的倒装blu发光二极管芯片与对照例制备的芯片尺寸规格相同，经测试仪器测试其发光半强角为158
°
，中心光强为53.7％。具体如表1所示。
63.实施例三
64.本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的第二段布拉格反射层材料组层数为9层。
65.本实施例制备方法制备的倒装blu发光二极管芯片与对照例制备的芯片尺寸规格相同，经测试仪器测试其发光半强角为170
°
，中心光强为46.2％。具体如表1所示。
66.实施例四
67.本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的第一段布拉格反射层材料组中ti3o5层物理厚度为33nm，第二段布拉格反射层材料组中sio2层物理厚度为100nm，第二段布拉格反射层材料组中ti3o5层物理厚度为50nm。
68.本实施例制备方法制备的倒装blu发光二极管芯片与对照例制备的芯片尺寸规格相同，经测试仪器测试其发光半强角为162
°
，中心光强为49.3％。具体如表1所示。
69.实施例五
70.本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的第一段布拉格反射层材料组层数为10层，第二段布拉格反射层材料组层数为10层，第二段布拉格反射层材料组中sio2层物理厚度为85nm。
71.本实施例制备方法制备的倒装blu发光二极管芯片与对照例制备的芯片尺寸规格相同，经测试仪器测试其发光半强角为175
°
，中心光强为47.1％。具体如表1所示。
72.实施例六
73.本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的第一段布拉格反射层材料组中sio2层物理厚度为85nm，第一段布拉格反射层材料组中ti3o5层物理厚度为50nm，第二段布
拉格反射层材料组中ti3o5层物理厚度为60nm，第二段布拉格反射层通孔的底面积占衬底面积的70％。
74.本实施例制备方法制备的倒装blu发光二极管芯片与对照例制备的芯片尺寸规格相同，经测试仪器测试其发光半强角为163
°
，中心光强为54.4％。具体如表1所示。
75.对照例
76.本对照例采用现有技术的倒装blu发光二极管芯片，其包括衬底及沉积在衬底下端面的布拉格反射层，依次沉积在衬底上端面的外延层、电流阻挡层、电流扩展层、导电金属层、绝缘保护层、焊盘层，其中，布拉格反射层只设有一段，由12组sio2层与ti3o5层交替层叠的材料组形成，其sio2层物理厚度为70nm，ti3o5层物理厚度为40nm。通过测试仪器测试本芯片的发光半强角为151
°
，中心光强为43.6％，具体结果如表1所示。
77.表1：各实施例及对照例的部分参数比对以及对应半强角和中心光强的对比表
[0078][0079]
从表1可知，本发明各实施例的半强角及中心光强均优于对照例。
[0080]
综上，通过上述实施例制备的倒装blu发光二极管芯片，通过在衬底11背面设置有两段布拉格反射层，通过控制该两段布拉格反射层的厚度，使得第一段布拉格反射层18能够反射与衬底11夹角介于45
°
～90
°
的光线，第二段布拉格反射层19能够反射与衬底11夹角介于0～45
°
的光线，由此增强发光二极管芯片的侧面出光，增加发光二极管的发光角度；且第二段布拉格反射层19在中心区域镂空形成第二段布拉格反射层通孔191，使得中心区域与衬底11夹角介于0～45
°
的光线释放出来，增加了中心光强，使得发光二极管芯片中心与边缘发光均匀。
[0081]
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
[0082]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。