一种大发光角度倒装Mini-LED芯片及其制备方法与流程

一种大发光角度倒装mini-led芯片及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及芯片技术领域，特别涉及一种大发光角度倒装mini-led芯片及其制备方法。


背景技术：

2.发光二极管以其节能、高亮、耐久性高、寿命长、轻巧等优势广泛应用于各个照明领域。
3.其中，gaas系倒装结构mini芯片的尺寸通常为50um-200um之间，主要应用于背光显示等高端市场，其光角形貌呈抛物线形。
4.然而，由于mini-led芯片的光角形貌呈抛物线形，出光强度主要集中在波峰位置，导致可运用的发光角度较小，不利于在较大规格的屏幕方面运用。


技术实现要素：

5.基于此，本发明的目的是提供一种大发光角度倒装mini-led芯片及其制备方法，旨在解决背景技术中记载的技术问题。
6.本发明的一方面在于提供一种大发光角度倒装mini-led芯片，所述芯片包括：衬底及发光结构；半反半透膜层，设于所述衬底与所述发光结构之间，所述半反半透膜层由第一材料与第二材料交替生长形成；其中，所述衬底朝向所述半反半透膜层的一侧设有第一折射结构，所述半反半透膜层朝向所述衬底的一侧设有第二折射结构，所述第一折射结构与所述第二折射结构相对设置有多个锥形结构，并通过自身的锥形结构与另一者结合，且所述第一折射结构与所述第二折射结构中锥形结构的深度由中心向边缘递减。
7.根据上述技术方案的一方面，所述第一材料为sio2，所述第二材料为tio2。
8.根据上述技术方案的一方面，所述第一材料与所述第二材料交替生长的总厚度为1.5μm-2μm。
9.根据上述技术方案的一方面，所述衬底上的第一折射结构与所述半反半透膜层上的第二折射结构分别通过图形化蚀刻得到。
10.根据上述技术方案的一方面，所述第一折射结构与所述第二折射结构中锥形结构的深度范围为200
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1μm，所述第一折射结构与所述第二折射结构中锥形结构的深度由中心向边缘递减。
11.根据上述技术方案的一方面，所述芯片还包括设于所述发光结构与所述半反半透膜层之间的导光结构，所述导光结构的一侧与所述发光结构的p层相连，所述导光结构的另一侧与所述半反半透膜层远离所述衬底的一侧相连。
12.根据上述技术方案的一方面，所述导管光结构包括粗化处理后的外延gap层与抛光处理后的sio2层，所述外延gap层与所述sio2层层叠设置，所述外延gap层与所述发光结构
的p层相连，所述sio2层与所述半反半透膜层相连。
13.本发明的另一方面在于提供一种大发光角度倒装mini-led芯片的制备方法，所述制备方法包括：提供一衬底及发光结构；在所述衬底上生长一半反半透膜层，所述半反半透膜层由第一材料与第二材料交替生长形成；在所述衬底上朝向所述半反半透膜层的一侧通过图形化蚀刻制备第一折射结构，在所述半反半透膜层上朝向所述衬底的一侧通过图形化蚀刻制备第二折射结构，所述第一折射结构与所述第二折射结构相对设置有多个锥形结构，并通过自身的锥形结构与另一者结合，且所述第一折射结构与所述第二折射结构中锥形结构的深度由中心向边缘递减。
14.根据上述技术方案的一方面，在所述衬底上朝向所述半反半透膜层的一侧通过图形化蚀刻制备第一折射结构的步骤，具体包括：在所述衬底朝向所述半反半透膜层的一侧表面使用光刻和湿法蚀刻制作出由中心向边缘逐渐变浅的锥形结构，所述锥形结构的深度范围为200
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1μm；在所述衬底上生长一半反半透膜层的步骤，具体包括：在所述衬底朝向所述半反半透膜层的一侧表面使用光刻和湿法蚀刻制作出由中心向边缘逐渐变浅的锥形结构后，在所述衬底的表面交替镀第一材料和第二材料形成所述半反半透膜并填充所述衬底上的第一折射结构。
15.根据上述技术方案的一方面，在所述衬底的表面交替镀第一材料和第二材料形成所述半反半透膜的步骤中，所述第一材料为sio2，所述第二材料为tio2。
16.与现有技术相比，采用本发明所示的大发光角度倒装mini-led芯片及其制备方法，有益效果在于：通过在衬底正面进行图形蚀刻制备折射结构，该折射结构设有多个深度由中心向边缘递减的锥形结构，搭配半反半透膜层使用，增大了该芯片的发光角度；而多个锥形结构的的蚀刻深度存在差异可使光角形貌由单波峰抛物线变为双波峰抛物线，因此，通过控制折射结构中锥形结构的蚀刻深度，可有效调整光角形貌，以达到所需光形。
附图说明
17.图1为本发明第一实施例当中大发光角度倒装mini-led芯片的结构示意图；图2为本发明第一实施例当中大发光角度倒装mini-led芯片的光线折射示意图；图3为本发明第一实施例当中衬底及半反半透膜层的结构示意图；图4为本发明第二实施例当中大发光角度倒装mini-led芯片制备方法的流程示意图；附图标记说明：衬底10、第一折射结构11、发光结构20、p层21、mqw22、n层23、导光结构40、外延gap层41、sio2层42、dbr反射层50、p-pat60、n-pat70、contact80；以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
18.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中
给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
19.实施例一请参阅图1-3，本发明的第一实施例提供了一种大发光角度倒装mini-led芯片，该芯片包括：衬底10、发光结构20及半反半透膜层30，其中，该衬底10为蓝宝石衬底10，即al2o3，主要是因为蓝宝石衬底10的生产技术成熟、器件质量较好；蓝宝石衬底10的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；以及，蓝宝石衬底10的机械强度高，易于处理和清洗。发光结构20包括p层21、mqw22以及n层23。当然，在本实施例当中，该芯片还包括与n层23连接的n-pat70及conpact80，与p层21连接的p-pat60及conpact80，以用于实现该芯片与其它器件的电性连接。
20.本实施例当中，具体是通过半反半透膜层30与衬底10的配合提升mini-led芯片的发光角度。
21.具体而言，半反半透膜层30设于所述衬底10与所述发光结构20之间，所述半反半透膜层30由第一材料与第二材料交替生长形成；示例而非限定，该第一材料为sio2，第二材料为tio2，所述第一材料与所述第二材料交替生长的总厚度为1.5μm-2μm。然而，用于制备半反半透膜层30的第一材料与第二材料并不限制于sio2与tio2，在其它一些可行的实施例当中，可以选用其它具有同等特性的材料，起到对芯片出光半反半透作用即可。
22.其中，所述衬底10朝向所述半反半透膜层30的一侧图形化蚀刻有第一折射结构11，所述半反半透膜层30朝向所述衬底10的一侧图形化蚀刻有第二折射结构31。所述第一折射结构11与所述第二折射结构31相对设置有多个锥形结构，具体的，第一折射结构11包括多个锥形结构，为了与第一折射结构11配合，第二折射结构31同样具有多个锥形结构，因此，衬底10与半反半透膜层30的第一折射结构11与第二折射结构31分别通过自身的锥形结构与另一者结合，从而将衬底10与半反半透膜层30连为一体以及在衬底10与半反半透膜层30的结合面对光线进行折射。
23.进一步的，为了改变该芯片的发光光型，所述第一折射结构11与所述第二折射结构31中锥形结构的深度由中心向边缘递减，所述第一折射结构11与所述第二折射结构31中锥形结构的深度范围为200
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1μm，即衬底10与半反半透膜层30的结合面中心的锥形结构的深度大于结合面边缘的锥形结构的深度。具体而言，通过蚀刻不同深度的锥形结构除了可以起到折射光线的作用外，还由于其深度不同、锥形结构角度不同而使得光线折射的角度不同，导致最终出光位置不同，而控制第一折射结构11与第二折射机构中锥形结构的分布位置和深度变化，可使单颗芯粒的光型产生变化，例如从单波峰变为双波峰甚至多波峰。
24.在本实施例当中，所述芯片还包括设于所述发光结构20与所述半反半透膜层30之间的导光结构40，所述导光结构40的一侧与所述发光结构20的p层21相连，所述导光结构40的另一侧与所述半反半透膜层30远离所述衬底10的一侧相连。具体而言，所述导管光结构包括粗化处理后的外延gap层41与抛光处理后的sio2层42，所述外延gap层41与所述sio2层42层叠设置，所述外延gap层41与所述发光结构20的p层21相连，所述sio2层42与所述半反半透膜层30相连。
25.在本实施例当中，该芯片还包括dbr反射层50，经半反半透膜层30折射的光线在经过dbr反射层50时能够有效增大该芯片的发广角度。
26.综上，通过在出光面的衬底10上进行刻蚀折射结构，使得原本应底部直接出光的光线在经过折射结构时产生折射，经过半反半透膜层30，部分光线从芯片的底面出光，另一部分被粗化后的外延gap层41及半反半透膜层30折射，最终经过dbr层反射增大了发光角度。
27.与现有技术相比，采用本实施例当中所示的大发光角度倒装mini-led芯片，有益效果在于：通过在衬底10正面进行图形蚀刻制备折射结构，该折射结构设有多个深度由中心向边缘递减的锥形结构，搭配半反半透膜层30使用，增大了该芯片的发光角度；而多个锥形结构的的蚀刻深度存在差异可使光角形貌由单波峰抛物线变为双波峰抛物线，因此，通过控制折射结构中锥形结构的蚀刻深度，可有效调整光角形貌，以达到所需光形。
28.实施例二请参阅图3，本发明的第二实施例提供了一种大发光角度倒装mini-led芯片的制备方法，所述制备方法包括步骤s10-s30：步骤s10，提供一衬底及发光结构；其中，该衬底为蓝宝石衬底，即al2o3，主要是因为蓝宝石衬底的生产技术成熟、器件质量较好；蓝宝石衬底的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；以及，蓝宝石衬底的机械强度高，易于处理和清洗。发光结构包括p层、mqw以及n层。
29.步骤s20，在所述衬底上生长一半反半透膜层，所述半反半透膜层由第一材料与第二材料交替生长形成；其中，第一材料包括但不限于sio2，第二材料包括但不限于tio2，在其它实施例当中，可以选用其它具有同等特性的材料，起到对芯片出光半反半透作用即可。
30.步骤s30，在所述衬底上朝向所述半反半透膜层的一侧通过图形化蚀刻制备第一折射结构，在所述半反半透膜层上朝向所述衬底的一侧通过图形化蚀刻制备第二折射结构，所述第一折射结构与所述第二折射结构相对设置有多个锥形结构，并通过自身的锥形结构与另一者结合，且所述第一折射结构与所述第二折射结构中锥形结构的深度由中心向边缘递减。
31.在本实施例当中，在所述衬底上朝向所述半反半透膜层的一侧通过图形化蚀刻制备第一折射结构的步骤，具体包括：在所述衬底朝向所述半反半透膜层的一侧表面使用光刻和湿法蚀刻制作出由中心向边缘逐渐变浅的锥形结构，所述锥形结构的深度范围为200
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1μm；在所述衬底上生长一半反半透膜层的步骤，具体包括：在所述衬底朝向所述半反半透膜层的一侧表面使用光刻和湿法蚀刻制作出由中心向边缘逐渐变浅的锥形结构后，在所述衬底的表面交替镀第一材料和第二材料形成所述半反半透膜并填充所述衬底上的第一折射结构。
32.具体而言，该大发光角度倒装mini-led芯片的制备方法的细化步骤包括：将外延片最外gap层进行粗化，然后生长3μm-4.5μm的sio2层并进行抛光，抛光后的sio2层厚1.2μm-1.5μm；在衬底的表面使用光刻和湿法蚀刻制作出由中心向边缘逐渐变浅的第一折射结构，第一折射结构中锥形结构的深度范围为200
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1μm；在衬底的表面交替镀sio2和tio2形成半反半透膜层，将半反半透膜层填充满第一
折射结构的锥形结构以得到第二折射结构，半反半透膜层的总厚度1.5μm-2μm；对生长半反半透膜层后的衬底进行抛光，并与芯片抛光后的sio2面贴合以及键合；去除外延衬底，通过蚀刻制作p-mesa图形，然后蒸镀金属p-pad及金属n-pad，然后蚀刻出n-mesa；在芯片表面交替镀sio2和tio2制作反射率99%以上的dbr反射层；通过光刻和蚀刻方式，将覆盖在p-pad和n-pad上的dbr反射层进行开孔，露出pad金属，然后蒸镀金属contact作为封装接触电极。至此，大光角芯片制造完毕。
33.与现有技术相比，采用本实施例当中所示的大发光角度倒装mini-led芯片的制备方法，有益效果在于：在制备大发光角度倒装mini-led芯片的过程中，通过在衬底正面进行图形蚀刻制备折射结构，该折射结构设有多个深度由中心向边缘递减的锥形结构，搭配半反半透膜层使用，增大了该芯片的发光角度；而多个锥形结构的的蚀刻深度存在差异可使光角形貌由单波峰抛物线变为双波峰抛物线，因此，通过控制折射结构中锥形结构的蚀刻深度，可有效调整光角形貌，以达到所需光形。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
35.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种大发光角度倒装mini-led芯片，其特征在于，所述芯片包括：衬底及发光结构；半反半透膜层，设于所述衬底与所述发光结构之间，所述半反半透膜层由第一材料与第二材料交替生长形成；其中，所述衬底朝向所述半反半透膜层的一侧设有第一折射结构，所述半反半透膜层朝向所述衬底的一侧设有第二折射结构，所述第一折射结构与所述第二折射结构相对设置有多个锥形结构，并通过自身的锥形结构与另一者结合，且所述第一折射结构与所述第二折射结构中锥形结构的深度由中心向边缘递减。2.根据权利要求1所述的大发光角度倒装mini-led芯片，其特征在于，所述第一材料为sio2，所述第二材料为tio2。3.根据权利要求2所述的大发光角度倒装mini-led芯片，其特征在于，所述第一材料与所述第二材料交替生长的总厚度为1.5μm-2μm。4.根据权利要求1所述的大发光角度倒装mini-led芯片，其特征在于，所述衬底上的第一折射结构与所述半反半透膜层上的第二折射结构分别通过图形化蚀刻得到。5.根据权利要求4所述的大发光角度倒装mini-led芯片，其特征在于，所述第一折射结构与所述第二折射结构中锥形结构的深度范围为200
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1μm，所述第一折射结构与所述第二折射结构中锥形结构的深度由中心向边缘递减。6.根据权利要求1所述的大发光角度倒装mini-led芯片，其特征在于，所述芯片还包括设于所述发光结构与所述半反半透膜层之间的导光结构，所述导光结构的一侧与所述发光结构的p层相连，所述导光结构的另一侧与所述半反半透膜层远离所述衬底的一侧相连。7.根据权利要求6所述的大发光角度倒装mini-led芯片，其特征在于，所述导管光结构包括粗化处理后的外延gap层与抛光处理后的sio2层，所述外延gap层与所述sio2层层叠设置，所述外延gap层与所述发光结构的p层相连，所述sio2层与所述半反半透膜层相连。8.一种大发光角度倒装mini-led芯片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：提供一衬底及发光结构；在所述衬底上生长一半反半透膜层，所述半反半透膜层由第一材料与第二材料交替生长形成；在所述衬底上朝向所述半反半透膜层的一侧通过图形化蚀刻制备第一折射结构，在所述半反半透膜层上朝向所述衬底的一侧通过图形化蚀刻制备第二折射结构，所述第一折射结构与所述第二折射结构相对设置有多个锥形结构，并通过自身的锥形结构与另一者结合，且所述第一折射结构与所述第二折射结构中锥形结构的深度由中心向边缘递减。9.根据权利要求1所述的大发光角度倒装mini-led芯片的制备方法，其特征在于：在所述衬底上朝向所述半反半透膜层的一侧通过图形化蚀刻制备第一折射结构的步骤，具体包括：在所述衬底朝向所述半反半透膜层的一侧表面使用光刻和湿法蚀刻制作出由中心向边缘逐渐变浅的锥形结构，所述锥形结构的深度范围为200
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1μm；在所述衬底上生长一半反半透膜层的步骤，具体包括：在所述衬底朝向所述半反半透膜层的一侧表面使用光刻和湿法蚀刻制作出由中心向边缘逐渐变浅的锥形结构后，在所述衬底的表面交替镀第一材料和第二材料形成所述半反
半透膜并填充所述衬底上的第一折射结构。10.根据权利要求1所述的大发光角度倒装mini-led芯片的制备方法，其特征在于，在所述衬底的表面交替镀第一材料和第二材料形成所述半反半透膜的步骤中，所述第一材料为sio2，所述第二材料为tio2。

技术总结
本发明提供了一种大发光角度倒装Mini-LED芯片及其制备方法，涉及芯片技术领域，该芯片包括：衬底及发光结构；半反半透膜层，设于所述衬底与所述发光结构之间，所述半反半透膜层由第一材料与第二材料交替生长形成；其中，所述衬底朝向所述半反半透膜层的一侧设有第一折射结构，所述半反半透膜层朝向所述衬底的一侧设有第二折射结构，所述第一折射结构与所述第二折射结构相对设置有多个锥形结构，并通过自身的锥形结构与另一者结合，且所述第一折射结构与所述第二折射结构中锥形结构的深度由中心向边缘递减。本发明能够解决现有技术中Mini-LED芯片发光角度小，无法在较大规格的屏幕方面运用的技术问题。幕方面运用的技术问题。幕方面运用的技术问题。


技术研发人员：窦志珍 兰晓雯 杨琦 贾钊 胡加辉 金从龙 顾伟
受保护的技术使用者：江西兆驰半导体有限公司
技术研发日：2022.01.29
技术公布日：2022/5/25