[实用新型]图形化衬底以及倒装LED芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体光电芯片制造领域，尤其涉及一种图形化衬底以及倒装LED芯片。

背景技术

半导体发光二极管(LED)是新型固态冷光源，其具有能效高、寿命长、体积小、电压低等诸多优点，使其广泛的应用于人们的日常生活。例如，交通红绿灯、车头灯、户外显示器、手机背光源，电器的指示灯、某些照明路灯都广泛大量的采用LED。尤其是在节能环保方面，LED灯相比普通白炽灯和荧光灯具有明显的优势，因此未来其代替传统光源成为主要照明光源已经成为共识。

目前LED外延层大多采用金属有机物化学气相沉积技术(MOCVD)在异质外延上制备，提高亮度使用最多的方式是表面图形化衬底技术(PSS)，利用PSS图形将从发光区射向衬底的光通过不同面反射回去，提高光的逸出概率，提高芯片的出光效率。但是，对于倒装芯片而言，就不需要将光反射回去，而是需要将尽可能多的光透射穿过衬底。

商业化的正装LED芯片大多生长的蓝宝石衬底上，然后将其固定在封装支架上，导致其具有以下问题：1）其主要通过传导散热，而蓝宝石衬底由于较厚，所以热量难于导出，热量聚集在芯片上影响芯片可靠性，增加光衰和减少芯片寿命；2）由于电极挡光，会减少芯片的出光，导致出现光效低的问题；3）电流拥挤会增加芯片的电压，这些都会降低芯片的光效；4）封装复杂，单个LED芯片的电压为3V左右，因此需要变压或者封装将其串联，这些都增加了封装和应用的难度，工艺难度加大，使整个芯片的可靠性变差。

相比于正装LED芯片，倒装芯片可以解决上述问题。但是，由于蓝宝石的折射率低于外延层材料氮化镓的折射率，所以外延层射出来的光会在其与蓝宝石衬底界面处发生反射，导致较多的光不能发射出来，影响出光效率。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是减少光从外延层射向衬底的光反射，增加透射穿过衬底的光，提高出光效率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种图形化衬底，包括：衬底、形成于所述衬底表面的若干凹坑以及填充于所述凹坑内的绝缘介质膜，所述衬底以及所述绝缘介质膜均采用透光材料，所述绝缘介质膜的折射率大于所述衬底的折射率，并小于一外延层的折射率。

可选的，在所述的图形化衬底中，所述衬底为蓝宝石、碳化硅、氧化锌或尖晶石，所述绝缘介质膜为氮化硅或氧化钛。

本实用新型又提供一种倒装LED芯片，包括：具有第一面以及第二面的衬底、形成于所述衬底表面的若干凹坑、填充于所述凹坑内的绝缘介质膜、以及形成于所述衬底的第一面以及所述绝缘介质膜上的外延层，其中，所述衬底以及所述绝缘介质膜均采用透光材料，所述绝缘介质膜的折射率大于所述衬底的折射率，并小于所述外延层的折射率。

可选的，在所述的倒装LED芯片中，所述衬底为蓝宝石、碳化硅、氧化锌或尖晶石，所述绝缘介质膜为氮化硅或氧化钛，所述外延层包括依次形成于所述衬底的第一面上的N型氮化镓层、多量子阱有源层和P型氮化镓层。

与现有技术相比，本实用新型在衬底表面形成凹坑，并在所述凹坑内填充绝缘介质膜，所述衬底以及绝缘介质膜均采用透光材料，所述绝缘介质膜的折射率介于所述衬底以及外延层之间，以形成折射率梯度，相当于在衬底表面镶嵌了微透镜，所述镶嵌的微透镜可起到聚焦的效果，减少光反射，以确保光能最大程度的从衬底的出光面透射出去，从而提高倒装LED的出光效率。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的图形化衬底的制造方法的流程示意图；

图2a～2g为本实用新型实施例一的图形化衬底的制造方法过程中的剖面示意图；

图3a～3e为本实用新型实施例二的图形化衬底的制造方法过程中的剖面示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

请参考图1，其为本实用新型一实施例的图形化衬底制造方法的流程示意图，结合该图，该方法包括以下步骤：

步骤S201：提供一衬底；

步骤S202：在所述衬底表面形成若干凹坑；以及

步骤S103：在所述凹坑内填充绝缘介质膜以形成微透镜；

其中，所述衬底以及所述绝缘介质膜均采用透光材料，所述绝缘介质膜的折射率大于所述衬底的折射率并小于一外延层的折射率。