[发明专利]带有纳米颗粒涂层的LED芯片及制造方法

说明书

本发明提出一种带有纳米颗粒涂层的LED芯片及制造方法，其特征在于，包括：衬底、在所述衬底上形成的第一导电型半导体层、在所述第一导电型半导体层的一部分区域上形成的活性层、在所述活性层上形成的第二导电型半导体层、在所述第二导电型半导体层上形成的纳米颗粒涂层、与所述第一导电型半导体层构成电气连接的第一电极、以及与所述第二导电型半导体层构成电气连接的第二电极；所述纳米颗粒涂层的折射率介于第二导电型半导体层和空气的折射率之间。其成本低廉、制作工艺简单，其核心创新点在于采用纳米颗粒涂层的方案实现了降低LED芯片出光过程当中的全反射的效果，从而提高LED芯片的外部光释放效率，具有很好的市场应用前景。

技术领域

本发明属于LED芯片制造领域，尤其涉及一种带有纳米颗粒涂层的LED芯片及制造方法。

背景技术

半导体发光元件在向发光元件施加正向电压时，P型半导体层的空穴与N型半导体层的电子复合，释放具有与带隙能相应波长的光线。氮化镓基半导体（Al_xIn_yGa_1-x-yN；_{0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1}）通过铝、铟及镓的不同配比，可以释放多样波长的光，因而作为发光元件的材料而倍受瞩目。

氮化镓基半导体内部的折射率约为2.4，远大于空气折射率（n=1）。因此，氮化镓基LED在出光时容易发生全反射现象。此时，光线临界角不超过23°，发生的光线只有极小一部分释放到LED的外部，这成为了光效率不足的主要原因。

为了减小因内部全反射导致的低光释放效率问题，现有技术一般通过使氮化镓基半导体与空气接触的界面的粗糙度增加的方法。如对氮化镓半导体的表面或透明导电层的表面进行图案化及蚀刻而使表面粗糙度增加的方法等。但是，蚀刻工序需要利用昂贵的制造装置来执行，因而导致制造费用增加。

发明内容

为了填补现有技术当中的不足和空白，本发明旨在提供一种用于减小制造费用、增大外部光释放效率的发光二极管结构及制造方法，本发明具体采用以下技术方案：

一种带有纳米颗粒涂层的LED芯片，其特征在于，包括：衬底、在所述衬底上形成的第一导电型半导体层、在所述第一导电型半导体层的一部分区域上形成的活性层、在所述活性层上形成的第二导电型半导体层、在所述第二导电型半导体层上形成的纳米颗粒涂层、与所述第一导电型半导体层构成电气连接的第一电极、以及与所述第二导电型半导体层构成电气连接的第二电极；所述纳米颗粒涂层的折射率介于第二导电型半导体层和空气的折射率之间。

优选地，所述纳米颗粒涂层的材质包含Al₂O₃、Si₃N₄、SiO₂中的至少一种。

的材质所述纳米颗粒涂层上设置有透明导电层；所述第二导电半导体层为p型半导体层，所述透明导电层为ITO或ZnO或金属薄膜。

的材质所述衬底和第一导电型半导体层之间还包括有：在衬底上形成的缓冲层及在缓冲层上形成的无掺杂半导体层；所述缓冲层为低温GaN层或AlN层。

一种带有纳米颗粒涂层的LED芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在衬底上形成第一导电型半导体层；

步骤S2：在所述第一导电型半导体层上形成活性层；

步骤S3：在所述活性层上形成第二导电型半导体层

步骤S4：蚀刻所述第二导电型半导体层及活性层的一部分区域从而使第一导电型半导体层的一部分区域露出；

步骤S5：在所述第二导电型半导体层上形成纳米颗粒涂层；

步骤S6：形成与所述第一导电型半导体层电气连接的第一电极及与所述第二导电型半导体层电气连接的第二电极。