一种LED芯片及提高LED芯片发光效率的方法技术

本发明专利技术涉及LED技术领域，特别是涉及一种LED芯片及提高LED芯片发光效率的方法，所述提高LED芯片发光效率的方法，包括以下步骤：A、强轰击刻蚀步骤和弱刻蚀步骤，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程小于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程，和/或，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量高于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量；B、在LED芯片的表面涂覆隔热透明材料。本发明专利技术降低了荧光粉受温度影响的程度，提供荧光激发层一个温度稳定的作用环境，并且通过球面体结构能够很好的把荧光粉发射的光收集起来，更大程度的提高出光效率，从而使透光效率明显提高。

LED chip and method for improving luminous efficiency of LED chip

The present invention relates to LED technical field, in particular relates to a method for improving the luminous efficiency of LED chip and LED chip, the method to improve the luminous efficiency of the LED chip, which comprises the following steps: A, strong bombardment etching step and weak etching, the etching gas wherein the strong particle particle bombardment etching gas in the etching step in free the process is less than that of the conventional etching steps in the free path, and / or the strong impact energy, impact energy particle bombardment etching gas in the etching step of particles in the etching gas is higher than that of the conventional etching step in B, in the LED chip; the surface coating of transparent insulation materials. The invention reduces the degree of fluorescent powder is affected by temperature, providing a layer of fluorescence excitation temperature stable environment, and through the spherical body structure can be very good to collect the light emitted by the fluorescent powder, greatly enhance the light efficiency, so that the transmission efficiency is improved obviously.

【技术实现步骤摘要】
一种LED芯片及提高LED芯片发光效率的方法
本专利技术涉及LED
，特别是涉及一种LED芯片及提高LED芯片发光效率的方法。
技术介绍
LED产业作为战略性新兴产业中的重要部分，受到国家政策的大力扶持。有数据称，2010年，我国LED产业规模已达1000亿，到2014年，中国LED产业规模达到3606亿元，这个数字仍在不断增长。我国目前LED企业有2万家以上。LED产业属于比较成熟的产业。发光二极管(LightEmittingDiode，简称LED)是一种半导体发光器件，利用半导体P-N结电致发光原理制成。LED具有能耗低，体积小、寿命长，稳定性好，响应快，发光波长稳定等好的光电性能，目前已经在照明、家电、显示屏、指示灯等领域有广范的应用。作为目前全球最受瞩目的新一代光源，LED因其高亮度、低热量、长寿命、无毒、可回收再利用等优点，被称为是21世纪最有发展前景的绿色照明光源。目前GaN基LED一般在蓝宝石或SiC衬底生长，GaN外延薄膜质量随着近几年MOCVD技术的发展而有了长足的进步，LED的内量子效率已接近90%，由于LED芯片的电流积聚效应特别明显，即电流主要集中在电极正下方的发光层部分区域，横向扩展比较小，电流分布很不均匀，导致局部电流密度过大，热量过高，大大降低了芯片的使用效率和寿命。同时，在此区域电流密度最大，自然发光强度也最大，但此区域出射的光绝大部分会被正上方的不透光电极所遮挡，导致LED的出光效率降低，此外，半导体GaN材料的折射率大，使其有源区发射的光因表面全反射效应而很大一部分无法出射，GaN材料的折射率n约为2.2-2.3，有源区光经过GaN材料全反射效应角度仅有23，导致LED芯片的光只有不到30%的光提取效率，LED整体出光效率不高。为了解决上述问题，行业内的普遍方法是在P型半导体层和P型电极之间直接镀上一层绝缘介质作电流阻挡层，这样虽然能够减少电极下方的电流比例，在一定程度上增加电流的扩散性，但也同时出现一些缺陷需要进行改善：1.由于电流阻挡层的阻挡作用，在电流阻挡层正下方的有源层未被充分利用；2.LED芯片有源层发出的光进入电极区域，易被电极所吸收，从而降低了出光效率。对于上述提出的缺陷，基本已放弃利用电流阻挡层正下方的有源层，在现有的技术中，针对第二个缺陷，设计者在电极结构中加入金属铝层，以提高电极的反射率，但是，在LED芯片的制程中，湿法蚀刻及干法蚀刻（ICP蚀刻）均需使用含氯的化学物质，电极结构中的铝一旦与氯离子接触就会发生化学反应，形成铝污染，电极易脱落进而造成产品的重工或报废。针对防止出现铝污染，最佳的措施是增加电极结构中金（Au）的厚度，利用金完全覆盖铝层。虽然解决了吸光和铝污染的问题，但在LED芯片制程中，金的成本占最主要的部分，增加金的厚度无疑大大增加了生产成本。此外，改变LED芯片表面形貌，增加芯片出光路径和方向，是提高LED芯片出光效率最主要的方法之一。但是往往在提高LED芯片发光效率的同时，也会造成LED芯片的温度升高，影响LED的发光效率。
技术实现思路
针对目高LED芯片发光效率低的缺点，本专利技术的目的是提供一种LED芯片及提高LED芯片发光效率的方法。为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种提高LED芯片发光效率的方法，所述LED芯片的表面具有半球状凸起，其特征在于，包括以下步骤：A、在LED衬底上依次外延生长N型掺杂GaN层、多量子阱层和P型掺杂GaN层，蒸镀形成负极和正极，其中，负极形成在刻蚀后暴露的N型掺杂GaN层上，正极形成在P型掺杂GaN层上；B、强轰击刻蚀步骤和弱刻蚀步骤，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程小于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程，和/或，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量高于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量；C、在LED芯片的表面涂覆隔热透明材料。本专利技术提供了一种LED衬底的刻蚀方法，当强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程小于在常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程时，在强轰击刻蚀步骤中到达LED衬底表面的尖端的粒子少，能够有效减小粒子对尖端的轰击强度，有助于维持尖端的形貌，当强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量高于常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量时，在强轰击刻蚀步骤中粒子对LED衬底表面的低谷的轰击强度增加，能够有效减少副产物在低谷的沉积，有助于维持低谷的形貌。因此，在制作GaN基LED的过程中，采用本专利技术中的刻蚀方法刻蚀去除部分区域的P型掺杂GaN层、多量子阱层和N型掺杂GaN层的表层时，能够有效避免刻蚀造成的N型掺杂GaN层的粗糙度的减小。同时，经过常规刻蚀步骤还能将N型掺杂GaN层中在强轰击刻蚀步骤中可能被损伤的部分刻蚀掉，进而还能够保证N型掺杂GaN层的性能，避免GaN基LED的工作电压增加。优选的，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体的压力为5mT～18mT，所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体的压力为1.2mT～6mT。优选的，所述强轰击刻蚀步骤中的下电极功率为150W～220W，所述常规刻蚀步骤中的下电极功率为50W～120W。所述强轰击刻蚀步骤中对所述LED衬底进行刻蚀的刻蚀深度为所述LED衬底的整体刻蚀深度的50％～80％，所述常规刻蚀步骤中对所述LED衬底进行刻蚀的刻蚀深度为所述LED衬底的整体刻蚀深度的20％～50％。由于本专利技术实施例中的LED衬底的刻蚀方法包括强轰击刻蚀步骤和常规刻蚀步骤，强轰击刻蚀步骤和常规刻蚀步骤中LED衬底的刻蚀深度之和为LED衬底的整体刻蚀深度，优选的，所述强轰击刻蚀步骤和所述常规刻蚀步骤中，上电极功率均为200W～500W，刻蚀气体均包括氯气和三氯化硼，氯气的流量均为70sccm～100sccm，三氯化硼的流量均为8sccm～25sccm，刻蚀时间均为5min。其中，本专利技术实施例中的LED衬底的刻蚀方法可以仅包括一个强轰击刻蚀步骤和一个常规刻蚀步骤，也可以包括多个强轰击刻蚀步骤和多个常规刻蚀步骤，此时，多个强轰击刻蚀步骤和多个常规刻蚀步骤交替进行，本专利技术实施例对此不进行限定。本专利技术中，上述LED衬底的刻蚀方法包括三种具体方法：1、强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程小于常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程，此时，在强轰击刻蚀步骤中到达LED衬底表面的尖端的粒子少，能够有效减小粒子对尖端的轰击强度，有助于维持尖端的形貌。2、强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量高于常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量，此时，在强轰击刻蚀步骤中粒子对LED衬底表面的低谷的轰击强度增加，能够有效减少副产物在低谷的沉积，有助于维持低谷的形貌。3、强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程小于常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程，强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量高于常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量，其既能够有助于维持尖端的形貌，也能够有助于维持低谷的形貌，虽然可能尖端的形貌不如第一种具体方法中维持的好，低谷的形貌不如第二种具体方法中维持的好，但在第三种具体方法中既能维持尖端的形貌，也能够维持低谷的形貌，因此，采用第三种具体方法刻蚀后的LED衬底的粗糙度最大，因此，本专利技术实施例中优选采用第三种具体方法对LED衬底进行刻蚀。优选的，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高LED芯片发光效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：A、在LED衬底上依次外延生长N型掺杂GaN层、多量子阱层和P型掺杂GaN层，蒸镀形成负极和正极，其中，负极形成在刻蚀后暴露的N型掺杂GaN层上，正极形成在P型掺杂GaN层上；B、强轰击刻蚀步骤和弱刻蚀步骤，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程小于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程，和/或，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量高于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量；C、在LED芯片的表面涂覆隔热透明材料。

【技术特征摘要】
1.一种提高LED芯片发光效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：A、在LED衬底上依次外延生长N型掺杂GaN层、多量子阱层和P型掺杂GaN层，蒸镀形成负极和正极，其中，负极形成在刻蚀后暴露的N型掺杂GaN层上，正极形成在P型掺杂GaN层上；B、强轰击刻蚀步骤和弱刻蚀步骤，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程小于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的自由程，和/或，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量高于所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体中粒子的轰击能量；C、在LED芯片的表面涂覆隔热透明材料。2.根据权利要求1所述的提高LED芯片发光效率的方法，其特征在于，所述强轰击刻蚀步骤中刻蚀气体的压力为5mT～18mT，所述常规刻蚀步骤中刻蚀气体的压力为1.2mT～6mT。3.根据权利要求1所述的提高LED芯片发光效率的方法，其特征在于，所述强轰击刻蚀步骤中的下电极功率为150W～220W，所述常规刻蚀步骤中的下电极功率为50W～120W。4.根据权利要求1所述的提高LED芯片发光效率的方法，其特征在于，所述强轰击刻蚀步骤和所述常规刻蚀步骤中，上...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，司文彬，曾军堂，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51