專利名稱：?jiǎn)紊玪ed芯片及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，尤其涉及一種LED芯片及其形成方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體發(fā)光二極管即LED (Light Emitting Diode)，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。 它是利用固體半導(dǎo)體芯片作為發(fā)光材料，在半導(dǎo)體中通過(guò)載流子發(fā)生復(fù)合放出過(guò)剩的能量 而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫等色的光。LED根據(jù)發(fā)光顏色的不同，分為單色LED和白光LED。二十世紀(jì)八十年代出現(xiàn)了超 高亮度紅色LED，早期的紅色LED的襯底為不透明材料，發(fā)光效率為l-21umens/Watt (流明 /瓦)；之后對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，采用透明的襯底；在所有的超高亮度紅色LED中，最好的模型 的效率約為91umens/Watt (流明/瓦)，光譜范圍通常在650nm-640nm，驅(qū)動(dòng)電流值通常在 30mA-50mA，在1. 5V電壓時(shí)發(fā)光灰暗。隨后開(kāi)發(fā)了在GaP (磷化鎵)襯底上形成的高效率紅 色LED、橙紅色LED以及橙色LED ；之后又開(kāi)發(fā)了超亮度橙紅色LED、橙色LED、黃色LED。第 一個(gè)綠色LED由GaP (磷化鎵)形成，其效率為每瓦數(shù)十流明，最大驅(qū)動(dòng)電流通常為30mA ； 隨后出現(xiàn)了高效率綠色LED，之后出現(xiàn)了綠色LED。第一個(gè)超亮度寬波帶GaN藍(lán)色LED在20 世紀(jì)90年代由Nichia開(kāi)發(fā)成功，光譜范圍跨越紫色、藍(lán)色和綠色區(qū)域，波峰寬度為450nm。 第一個(gè)超亮度SiC藍(lán)色LED在20世紀(jì)90年代由Cree開(kāi)發(fā)成功，光譜范圍非常寬，尤其在 淡藍(lán)色(mid-blue)到紫色光譜范圍內(nèi)強(qiáng)度很強(qiáng)，波峰范圍在428-430nm，最大驅(qū)動(dòng)電流約 為30mA，通常使用10mA。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的單色LED結(jié)構(gòu)的示意圖，以藍(lán)色LED為例，參考圖1，現(xiàn)有技術(shù) 中的單色LED的結(jié)構(gòu)一般為在n-SiC襯底10上形成n-GaN緩沖層11，在緩沖層11上形成 InGaN多量子阱有源層12，在多量子阱有源層12上形成p_GaN帽層13。通過(guò)正電極14以 及負(fù)電極15在緩沖層11以及帽層13上施加電壓，使LED發(fā)藍(lán)光。然而現(xiàn)有技術(shù)中，有源層12中的發(fā)光材料所發(fā)出的光的利用率不高，只有發(fā)射至 帽層13上的光能透射出，有源層12中向有源層兩邊射出的光線(例如有源層中箭頭表示 的光線)不能經(jīng)過(guò)帽層13射出，從而導(dǎo)致LED的發(fā)光強(qiáng)度低、亮度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)的LED發(fā)光強(qiáng)度低、亮度低的缺點(diǎn)。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種單色LED芯片，包括襯底，位于所述襯底上的 緩沖層，位于所述緩沖層上的有源層，位于所述有源層上的帽層；用于與所述帽層電連接的 正電極和用于與所述緩沖層電連接的負(fù)電極，其特征在于，還包括多個(gè)溝槽，所述溝槽至 少自帽層延伸至緩沖層的頂部，所述溝槽內(nèi)填充有透明材料；所述多個(gè)溝槽間的緩沖層、有源層、帽層組成的疊層結(jié)構(gòu)分別構(gòu)成LED發(fā)光區(qū)域； 所述正電極位于各LED發(fā)光區(qū)域的帽層上?？蛇x的，所述溝槽的開(kāi)口的寬度大于底部的寬度。
可選的，所述溝槽側(cè)壁與底部的夾角為120° 150°?？蛇x的，所述夾角為135°?？蛇x的，所述透明材料的頂部呈透鏡狀?？蛇x的，所述透明材料為環(huán)氧樹(shù)脂?？蛇x的，還包括多個(gè)透鏡，位于所述帽層上?？蛇x的，還包括金屬接觸層，位于所述帽層和所述透鏡之間?？蛇x的，所述單色LED芯片為藍(lán)光LED芯片；所述緩沖層為n-GaN層；所述有源層 為InGaN多量子阱有源層；所述帽層為ρ-GaN層?？蛇x的，所述襯底為碳化硅襯底；所述負(fù)電極為一層電極，位于所述碳化硅襯底的背面。本發(fā)明還提供一種形成單色LED芯片的方法，包括提供襯底；在所述襯底上依次形成緩沖層、有源層和帽層；形成多個(gè)至少自帽層延伸至緩沖層的頂部的溝槽；在所述溝槽內(nèi)填充透明材料；形成用于與所述帽層電連接的正電極，其中，所述多個(gè)溝槽間的緩沖層、有源層、 帽層組成的疊層結(jié)構(gòu)分別構(gòu)成LED發(fā)光區(qū)域，所述正電極位于各LED發(fā)光區(qū)域的帽層上；以及形成用于電連接所述緩沖層的負(fù)電極?？蛇x的，溝槽的開(kāi)口的寬度大于底部的寬度?？蛇x的，所述溝槽側(cè)壁與底部的夾角為120° 150°。可選的，所述夾角為135°?？蛇x的，還包括在所述溝槽內(nèi)填充透明材料后，在溫度為150°C 200°C范圍內(nèi)， 高溫烘烤所述透明材料，使所述透明材料的頂部呈透鏡狀?？蛇x的，所述透明材料為環(huán)氧樹(shù)脂。可選的，還包括在形成溝槽之前，在所述帽層上形成多個(gè)透鏡?？蛇x的，還包括在所述帽層上形成透鏡之前，先在所述帽層上形成金屬接觸層。可選的，所述形成透鏡包括在所述金屬接觸層上光刻形成多個(gè)光刻膠圓形臺(tái)；在溫度為150°C 200°C范圍內(nèi)，對(duì)所述光刻膠圓形臺(tái)烘烤，使所述光刻膠圓形臺(tái) 變?yōu)榍蚬跔罟饪棠z；以所述球冠狀光刻膠為掩模，離子束刻蝕所述金屬接觸層形成多個(gè)成透鏡?？蛇x的，所述形成溝槽包括在所述透鏡以及金屬接觸層形成的表面上形成光刻膠層；圖形化所述光刻膠層，在所述光刻膠層上形成開(kāi)口 ；以所述圖形化的光刻膠層為掩模，依次蝕刻金屬接觸層、帽層、有源層，形成自金 屬接觸層延伸至緩沖層頂部的溝槽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的LED芯片以及形成LED芯片的方法，通過(guò)形成自帽層延伸至緩沖層的頂 部的溝槽，在所述溝槽內(nèi)填充透明材料，這樣可以使有源層受激發(fā)射在帽層和緩沖層之間的光可以入射至填充有透明材料的溝槽內(nèi)，并在溝槽內(nèi)經(jīng)反射后由溝槽頂部透射出，從而 可以提高LED芯片的發(fā)光強(qiáng)度，有效發(fā)光面積。另外，本發(fā)明的LED芯片具有多個(gè)LED發(fā)光區(qū)域，每一個(gè)LED發(fā)光區(qū)域由幾個(gè)適配 于此發(fā)光區(qū)域的正電極以及負(fù)電極共同控制其發(fā)光，也就是說(shuō)，可以通過(guò)正電極、負(fù)電極與 控制電路的連接方式來(lái)控制每一個(gè)LED發(fā)光區(qū)域的發(fā)光，使LED芯片具有可編程的性質(zhì)。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，透明材料的頂部為透鏡形狀，由于透鏡的聚光作用可 以進(jìn)一步提高LED芯片的發(fā)光強(qiáng)度。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，LED芯片包括有多個(gè)透鏡，由于透鏡的聚光作用可以進(jìn) 一步提高LED芯片的發(fā)光強(qiáng)度。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的單色LED芯片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一具體實(shí)施例的單色LED芯片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2所示的本發(fā)明具體實(shí)施例的單色LED芯片的俯視示意圖；圖4是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的形成單色LED芯片的流程示意圖；圖5a 圖5g是本發(fā)明具體實(shí)施例的形成單色LED芯片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明另一具體實(shí)施例的單色LED芯片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明具體實(shí)施方式
的單色LED芯片以及形成單色LED芯片的方法，通過(guò)在LED 芯片中形成多個(gè)填充透明材料的溝槽，使有源層受激發(fā)產(chǎn)生的光可以經(jīng)由填充了透明材料 的溝槽的頂部射出，從而可以提高LED芯片的發(fā)光強(qiáng)度及有效發(fā)光面積。為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明的精神，下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本 發(fā)明的具體實(shí)施例。圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例的單色LED芯片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖2，本發(fā)明的 單色LED芯片，包括襯底20，位于所述襯底上的緩沖層21，在該具體實(shí)施例中，襯底20為 碳化硅襯底；位于所述緩沖層21上的有源層22，位于所述有源層22上的帽層23 ；用于與 所述帽層23電連接的正電極24和用于與所述緩沖層21電連接的負(fù)電極25，所述負(fù)電極 25為一層電極，位于所述碳化硅襯底的背面。還包括多個(gè)溝槽26，所述溝槽26至少自帽 層23延伸至緩沖層21的頂部，所述溝槽26內(nèi)填充有透明材料，所述透明材料為環(huán)氧樹(shù)脂。 其中，所述多個(gè)溝槽26間的緩沖層、有源層、帽層組成的疊層結(jié)構(gòu)分別構(gòu)成LED發(fā)光區(qū)域， 所述正電極24位于各LED發(fā)光區(qū)域的帽層上。圖3為圖2所示的本發(fā)明具體實(shí)施例的LED 芯片的俯視示意圖，結(jié)合參考圖3，每一個(gè)圓形區(qū)域30代表一個(gè)LED發(fā)光區(qū)域，可以看作一 個(gè)LED燈，正電極位于每一個(gè)LED發(fā)光區(qū)域的四周，每一個(gè)LED發(fā)光區(qū)域的四周分布至少一 個(gè)正電極。通過(guò)將LED芯片的電極與控制電路連接，可以利用控制電路控制哪個(gè)LED燈亮， 哪個(gè)LED燈滅，使本發(fā)明的單色LED芯片可編程。每一個(gè)LED發(fā)光區(qū)域由幾個(gè)適配于此發(fā) 光區(qū)域的正電極以及共同的負(fù)電極共同控制其發(fā)光，也就是說(shuō)，在適配于一個(gè)LED發(fā)光區(qū) 域的正電極和負(fù)電極處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，該LED發(fā)光區(qū)域發(fā)光。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，可 以使位于同一行的LED發(fā)光區(qū)域的正電極與同一控制端連接，使位于同一列的LED發(fā)光區(qū)域的正電極與同一控制端連接，從而可以使LED發(fā)光區(qū)域可以成行成列發(fā)光或者熄滅。在 其他實(shí)施例中，也可以將每一發(fā)光區(qū)域的正電極分別與不同的控制端連接，從而可以分別 控制每一發(fā)光區(qū)域的發(fā)光或者熄滅。本發(fā)明具體實(shí)施方式
的單色LED芯片通過(guò)增加至少自帽層延伸至緩沖層的頂部 的溝槽并在溝槽內(nèi)填充透明材料，當(dāng)有源層22受激發(fā)光時(shí)，不僅可以使射向帽層的光經(jīng)過(guò) 帽層發(fā)出，而且也可以使有源層22受激發(fā)射在帽層和緩沖層之間的光可以入射至填充有 透明材料的溝槽26內(nèi)，并在溝槽內(nèi)經(jīng)反射后由溝槽頂部射出，從而可以提高LED芯片的發(fā) 光強(qiáng)度及有效發(fā)光面積。溝槽26的形狀會(huì)影響入射至溝槽26內(nèi)的光線的出光率，在本發(fā)明的一具體實(shí)施 例中，所述溝槽26的開(kāi)口的寬度大于底部的寬度，其出光率較大。在較佳具體實(shí)施例中，所 述溝槽側(cè)壁與底部的夾角為120° 150°，優(yōu)選為135°，其出光率最大。而且，如果溝槽 26的側(cè)壁表面為鏡面時(shí)，可以提高發(fā)射在鏡面上的光的反射率，從而可以進(jìn)一步提高出光率。在圖2所示的本發(fā)明的具體實(shí)施例中，透明材料的頂部為透鏡形狀， 由于透鏡的 聚光作用，可以匯聚經(jīng)過(guò)溝槽26出射的光，因此可以進(jìn)一步提高LED芯片的發(fā)光強(qiáng)度。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，單色LED芯片還包括多個(gè)透鏡27，位于所述帽層23上， 還包括金屬接觸層28，位于所述帽層23和所述透鏡27之間，在帽層23和正電極24之間增 加金屬接觸層28，可以使正電極24與帽層23的接觸更良好，不會(huì)出現(xiàn)某些LED芯片區(qū)域 由于接觸不良而導(dǎo)致該LED芯片區(qū)域的LED燈不亮的問(wèn)題。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，LED 芯片包括有多個(gè)透鏡，由于透鏡的聚光作用可以進(jìn)一步提高LED芯片的發(fā)光強(qiáng)度。在本發(fā)明的該具體實(shí)施例中，所述緩沖層21為Ii-GaN(Ii-Alaci9Gaa91N)層；有源層 22為多量子阱有源層InGaN，當(dāng)然在其他實(shí)施例中，也可為單量子阱有源層以及本領(lǐng)域技 術(shù)人員公知的其他有源層；所述帽層23為P-GaN(P-Alai8Gaa82N)；所述金屬接觸層28為 P-GaN(P-Alatl9Gaa91N)；所述透鏡27材料為ρ-GaN，與金屬接觸層28的材料相同；所述正電 極24所用的金屬為Ni或Al，所述負(fù)電極25所用的金屬材料為Ti/Ni/Al。利用以上所述 材料的LED芯片可以形成藍(lán)光LED芯片。當(dāng)然，可以對(duì)以上材料進(jìn)行替換形成其他顏色的 單色LED芯片，例如紅色LED芯片以及綠色LED芯片。所述襯底也可以使用藍(lán)寶石襯底或 者硅襯底。需要說(shuō)明的是，如果襯底為藍(lán)寶石襯底，由于藍(lán)寶石不導(dǎo)電，負(fù)電極必須與緩沖 層接觸，此時(shí)在每一發(fā)光區(qū)域均有負(fù)電極，此為本領(lǐng)域公知常識(shí)，此不做詳細(xì)說(shuō)明。以上所述為本發(fā)明一具體實(shí)施例的單色LED芯片，在本發(fā)明的其他具體實(shí)施例 中，正電極24可以直接形成在帽層23上，沒(méi)有透鏡和金屬接觸層。結(jié)合參考圖6，圖6所示 的本發(fā)明的另一具體實(shí)施例的單色LED芯片，正電極24'直接形成在帽層23上。圖4為本發(fā)明具體實(shí)施方式
的形成單色LED芯片的流程示意圖，參考圖4，本發(fā)明具體實(shí)施方式
的形成單色LED芯片的方法，包括步驟Si，提供襯底；步驟S2，在所述襯底上依次形成緩沖層、有源層和帽層；步驟S3，形成多個(gè)至少自帽層延伸至緩沖層的頂部的溝槽；步驟S4，在所述溝槽內(nèi)填充透明材料；步驟S5，形成用于與所述帽層電連接的正電極，其中，所述多個(gè)溝槽間的緩沖層、有源層、帽層組成的疊層結(jié)構(gòu)分別構(gòu)成LED發(fā)光區(qū)域，所述正電極位于各LED發(fā)光區(qū)域的帽 層上；步驟S6，形成用于電連接所述緩沖層的負(fù)電極。下面結(jié)合圖5a 圖5g的形成藍(lán)色LED芯片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明 具體實(shí)施例的形成藍(lán)色LED芯片的方法。結(jié)合參考圖4和圖5a，執(zhí)行步驟Si,提供襯底20 襯底20可以為碳化硅SiC襯底， 藍(lán)寶石襯底Al2O3或者硅襯底，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，采用碳化硅SiC襯底。結(jié)合參考圖4和圖5b，執(zhí)行步驟S2，在所述襯底20上依次形成緩沖層21、有源 層22和帽層23 利用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積MOCVD形成緩沖層21，緩沖層21的材料為 n-GaN(n-Al0.09Ga0.91N)；之后利用金屬 有機(jī)物化學(xué)氣相沉積MOCVD形成多量子阱有源層22， 有源層22的材料為InGaN ；然后，利用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積MOCVD形成帽層23，帽層23 的材料為P-GaN(P-Alai8Gaa82N)。本發(fā)明中，形成緩沖層，有源層以及帽層的方法為本領(lǐng)域 技術(shù)人員的公知常識(shí)，在此不做詳細(xì)說(shuō)明。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，在形成溝槽之前還包括形成金屬接觸層以及透鏡，參 考圖5c 5d，其具體為在帽層23上利用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積MOCVD形成金屬接觸層 28，其材料為P-GaN(P-Alatl9Gaa91N)。該形成金屬接觸層的方法為本領(lǐng)域公知常識(shí)，在此不 做詳細(xì)說(shuō)明。 之后在金屬接觸層28上形成多個(gè)厚度為2 4 μ m，直徑為50 200 μ m光刻膠圓 形臺(tái)(圖中未示)；在溫度為150°C 200°C范圍內(nèi)，對(duì)所述光刻膠圓形臺(tái)烘烤；所述光刻膠 圓形臺(tái)在高于光刻膠的玻璃軟化溫度下，由于表面張力的作用形成球冠狀，之后以所述經(jīng) 烘烤的光刻膠圓形臺(tái)，即球冠狀的光刻膠為掩模對(duì)所述金屬接觸層28進(jìn)行離子束刻蝕，形 成多個(gè)透鏡27，透鏡厚度H為3 5 μ m，。結(jié)合參考圖4和圖5e，執(zhí)行步驟S3，形成溝槽26，且所述溝槽延伸至緩沖層。所 述形成溝槽包括在所述透鏡27以及金屬接觸層28形成的表面上形成光刻膠層(圖中未 示)，之后利用光刻/刻蝕工藝圖形化所述光刻膠層，在所述光刻膠層上形成開(kāi)口(圖中未 示)；然后利用蝕刻工藝刻蝕所述開(kāi)口至緩沖層21形成溝槽26。溝槽26的形狀會(huì)影響入射 至溝槽26內(nèi)的光線的出光率，在本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，所述溝槽26的開(kāi)口的寬度大于 底部的寬度，其出光率較大。在較佳具體實(shí)施例中，所述溝槽側(cè)壁與底部的夾角為120° 150°，優(yōu)選為135°，其出光率最大。執(zhí)行完步驟S3，形成溝槽26后，結(jié)合參考圖4和圖5f，執(zhí)行步驟S4,在所述溝槽 26內(nèi)填充透明材料；所述透明材料為環(huán)氧樹(shù)脂。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，填充好透明材 料后，還包括在溫度為150°C 200°C范圍內(nèi)，高溫烘烤所述透明材料，使所述透明材料的 頂部呈透鏡狀。結(jié)合參考圖4和圖5g，執(zhí)行步驟S5，形成用于與所述帽層電連接的正電極24，其 中，所述多個(gè)溝槽26間的緩沖層、有源層、帽層組成的疊層結(jié)構(gòu)分別構(gòu)成LED發(fā)光區(qū)域，所 述正電極位于各LED發(fā)光區(qū)域的帽層上。所述形成正電極24包括在所述金屬接觸層28、 透明材料、透鏡27的表面上沉積導(dǎo)電層；經(jīng)光刻、刻蝕圖形化所述導(dǎo)電層形成正電極24。所 述正電極24所用的金屬為Ni、Au或Al及其合金材料。繼續(xù)參考5g，執(zhí)行步驟S6，形成用于電連接所述緩沖層的負(fù)電極。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，所述負(fù)電極25可以在形成正電極24后，翻轉(zhuǎn)襯底20，在襯底20的背面， 即襯底20在所述緩沖層21的相對(duì)面上形成，所述負(fù)電極25所用的金屬材料為Ti/Ni/Al。 或 者，也可以采用鍵合的方式將所述負(fù)電極25與所述襯底20連接。以上所述為本發(fā)明具體實(shí)施例的形成藍(lán)色LED芯片的方法，形成其他單色LED芯 片的方法與形成藍(lán)色LED芯片的方法相同，但是需要替換帽層，有源層，緩沖層以及透鏡的 材料，此材料的替換為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，此不做詳細(xì)說(shuō)明。以上所述的本發(fā)明具體實(shí)施例的形成單色LED芯片的方法，其形成的單色LED芯 片包括有透鏡，以及透鏡和帽層之間的金屬接觸層。在本發(fā)明的其他具體實(shí)施例中，單色 LED芯片可以不包括透鏡以及金屬接觸層。在不包括透鏡以及金屬接觸層的LED芯片，提供 襯底，在襯底上形成緩沖層、有源層以及帽層的方法與圖示所示的本發(fā)明的具體實(shí)施例相 同，填充透明材料的方法也與圖示所示的具體實(shí)施例相同，不同的是形成溝槽以及正電極 的步驟。圖6為本發(fā)明第二具體實(shí)施例的單色LED芯片的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該第二具體實(shí) 施例的單色LED芯片與第一具體實(shí)施例的單色LED芯片的不同在于不包括透鏡以及金屬 接觸層。由于不包括透鏡以及金屬接觸層，因此形成溝槽以及正電極的步驟與第一具體實(shí) 施例不同。所述形成溝槽26'包括在所述帽層23上形成光刻膠層；圖形化所述光刻膠層， 在所述光刻膠層上形成開(kāi)口 ；蝕刻所述開(kāi)口至緩沖層形成所述溝槽26'。在該第二具體實(shí)施例中，所述正電極24 ‘位于所述帽層23上，所述負(fù)電極25位于 所述襯底20的背面上。形成正電極24'包括在所述透明材料、帽層形成的表面上沉積導(dǎo) 電層；經(jīng)光刻、刻蝕圖形化所述導(dǎo)電層形成所述多個(gè)正電極。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域 技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā) 明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案 的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種單色LED芯片，包括襯底，位于所述襯底上的緩沖層，位于所述緩沖層上的有 源層，位于所述有源層上的帽層；用于與所述帽層電連接的正電極和用于與所述緩沖層電 連接的負(fù)電極，其特征在于，還包括多個(gè)溝槽，所述溝槽至少自帽層延伸至緩沖層的頂部，所述溝槽內(nèi)填充有透明材料； 所述多個(gè)溝槽間的緩沖層、有源層、帽層組成的疊層結(jié)構(gòu)分別構(gòu)成LED發(fā)光區(qū)域；所述 正電極位于各LED發(fā)光區(qū)域的帽層上。
2.如權(quán)利要求1所述的單色LED芯片，其特征在于，所述溝槽的開(kāi)口的寬度大于底部的 寬度。
3.如權(quán)利要求1所述的單色LED芯片，其特征在于，所述溝槽側(cè)壁與底部的夾角為 120° 150°。
4.如權(quán)利要求3所述的單色LED芯片，其特征在于，所述夾角為135°。
5.如權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的單色LED芯片，其特征在于，所述透明材料的頂部呈 透鏡狀。
6.如權(quán)利要求1所述的單色LED芯片，其特征在于，所述透明材料為環(huán)氧樹(shù)脂。
7.如權(quán)利要求1所述的單色LED芯片，其特征在于，還包括多個(gè)透鏡，位于所述帽層上。
8.如權(quán)利要求7所述的單色LED芯片，其特征在于，還包括金屬接觸層，位于所述帽 層和所述透鏡之間。
9.如權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的單色LED芯片，其特征在于，所述單色LED芯片為藍(lán) 光LED芯片；所述緩沖層為n-GaN層；所述有源層為InGaN多量子阱有源層；所述帽層為P-GaN層。
10.如權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的單色LED芯片，其特征在于，所述襯底為碳化硅襯底；所述負(fù)電極為一層電極，位于所述碳化硅襯底的背面。
11.一種形成單色LED芯片的方法，其特征在于，包括 提供襯底；在所述襯底上依次形成緩沖層、有源層和帽層； 形成多個(gè)至少自帽層延伸至緩沖層的頂部的溝槽； 在所述溝槽內(nèi)填充透明材料；形成用于與所述帽層電連接的正電極，其中，所述多個(gè)溝槽間的緩沖層、有源層、帽層 組成的疊層結(jié)構(gòu)分別構(gòu)成LED發(fā)光區(qū)域，所述正電極位于各LED發(fā)光區(qū)域的帽層上； 以及形成用于電連接所述緩沖層的負(fù)電極。
12.如權(quán)利要求11所述的形成單色LED芯片的方法，其特征在于，溝槽的開(kāi)口的寬度大 于底部的寬度。
13.如權(quán)利要求11所述的形成單色LED芯片的方法，其特征在于，所述溝槽側(cè)壁與底部 的夾角為120° 150°。
14.如權(quán)利要求13所述的形成單色LED芯片的方法，其特征在于，所述夾角為135°。
15.如權(quán)利要求12 14任一項(xiàng)所述的形成單色LED芯片的方法，其特征在于，還包括 在所述溝槽內(nèi)填充透明材料后，在溫度為150°C 200°C范圍內(nèi)，高溫烘烤所述透明材料， 使所述透明材料的頂部呈透鏡狀。
16.如權(quán)利要求11所述的形成單色LED芯片的方法，其特征在于，所述透明材料為環(huán)氧 樹(shù)脂。
17.權(quán)利要求11所述的形成單色LED芯片的方法，其特征在于，還包括在形成溝槽之 前，在所述帽層上形成多個(gè)透鏡。
18.如權(quán)利要求17所述的形成單色LED芯片的方法，其特征在于，還包括在所述帽層上形成透鏡之前，先在所述帽層上形成金屬接觸層。
19.如權(quán)利要求18所述的形成單色LED芯片的方法，其特征在于，所述形成透鏡包括在所述金屬接觸層上光刻形成多個(gè)光刻膠圓形臺(tái)；在溫度為150°C 200°C范圍內(nèi)，對(duì)所述光刻膠圓形臺(tái)烘烤，使所述光刻膠圓形臺(tái)變?yōu)?球冠狀光刻膠；以所述球冠狀光刻膠為掩模，離子束刻蝕所述金屬接觸層形成多個(gè)成透鏡。
20.如權(quán)利要求19所述的形成單色LED芯片的方法，其特征在于，所述形成溝槽包括在所述透鏡以及金屬接觸層形成的表面上形成光刻膠層；圖形化所述光刻膠層，在所述光刻膠層上形成開(kāi)口 ；以所述圖形化的光刻膠層為掩模，依次蝕刻金屬接觸層、帽層、有源層，形成自金屬接 觸層延伸至緩沖層頂部的溝槽。
全文摘要
一種單色LED芯片以及形成單色LED芯片的方法，單色LED芯片包括襯底，位于所述襯底上的緩沖層，位于所述緩沖層上的有源層，位于所述有源層上的帽層；用于與所述帽層電連接的正電極和用于與所述緩沖層電連接的負(fù)電極，還包括多個(gè)溝槽，所述溝槽至少自帽層延伸至緩沖層的頂部，所述溝槽內(nèi)填充有透明材料；所述多個(gè)溝槽間的緩沖層、有源層、帽層組成的疊層結(jié)構(gòu)分別構(gòu)成LED發(fā)光區(qū)域；所述正電極位于各LED發(fā)光區(qū)域的帽層上。這樣可以使有源層受激發(fā)射在帽層和緩沖層之間的光可以入射至填充有透明材料的溝槽內(nèi)，并在溝槽內(nèi)經(jīng)反射后透射，從而可以提高LED芯片的發(fā)光強(qiáng)度，有效發(fā)光面積。而且，通過(guò)正電極、負(fù)電極與控制電路的連接方式，可以控制哪個(gè)發(fā)光區(qū)域發(fā)光。
文檔編號(hào)H01L33/02GK102130242SQ201010503760
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者張汝京, 肖德元 申請(qǐng)人:映瑞光電科技(上海)有限公司