CN117096238B - 一种复合衬底及其制备方法、led芯片 - Google Patents

一种复合衬底及其制备方法、led芯片 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种复合衬底及其制备方法、LED芯片，该复合衬底包括第一图形化衬底、依次层叠在所述第一图形化衬底上的反射层、键合层以及第二图形化衬底；其中，所述第一图形化衬底的厚度小于所述第二图形化衬底的厚度，所述第一图形化衬底上的第一图形为周期性图形，周期性图形当中的每个第一图形的高度为4µm~10µm，宽度为1µm~4µm。本发明解决了现有技术中的由于衬底的局限性而导致芯片的光角小，且侧面出光不够亮，从而光大部分聚集在芯片中心，导致芯片中心光强太强的问题。

Description

一种复合衬底及其制备方法、LED芯片
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种复合衬底及其制备方法、LED芯片。
背景技术
目前手机用的背光源都是LED芯片，分为两种类型，一种是侧入式，另外一种是直下式。直下式亮度更高，且分辨率更高，是未来趋势，而LED大光角芯片，是其中最重要的技术之一。LED大光角芯片用在手机背光源有2个好处，第一，可以减少芯片的使用量，降低成本；第二，可以降低芯片的中心光强，让整个屏幕看起来亮度更均匀，屏幕更柔和。其中常用的技术方案是POB方案，即使用正装芯片封装在封装体中，做成灯珠，用在手机背光源。
常规背光使用的正装LED芯片，由反射层、衬底、衬底PSS、外延层、芯片层组成。外延层由N型半导体、量子阱、P型半导体组成。反射层的作用是用来反射光，让光从芯片层这面出光和侧面出光。
然而，目前的LED正装芯片，是靠光从芯片侧面出光来增加光角，但由于衬底底部是平的，只有超过一定角度的入射光照射到衬底的反射镜才能被重新反射，然后从芯片侧面出光，这种芯片的光角小，且侧面出光不够亮，从而光大部分聚集在芯片中心，导致芯片中心光强太强。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种复合衬底及其制备方法、LED芯片，旨在解决现有技术中的由于衬底的局限性而导致芯片的光角小，且侧面出光不够亮，从而光大部分聚集在芯片中心，导致芯片中心光强太强的问题。
本发明实施例是这样实现的：
一方面，本发明提出一种复合衬底，包括第一图形化衬底、依次层叠在所述第一图形化衬底上的反射层、键合层以及第二图形化衬底；
其中，所述第一图形化衬底的厚度小于所述第二图形化衬底的厚度，所述第一图形化衬底上的第一图形为周期性图形，周期性图形当中的每个第一图形的高度为4µm ~10µm，宽度为1µm ~4µm。
进一步的，上述复合衬底，其中，相邻两个第一图形之间的间距为0.5µm ~4µm。
进一步的，上述复合衬底，其中，所述第二图形化衬底上的第二图形为周期性图形，周期性图形当中的每个第二图形的高度为1µm ~2µm，宽度为2µm ~3µm，相邻两个第二图形之间的间距为0.1µm ~5µm。
进一步的，上述复合衬底，其中，所述第一图形化衬底的厚度为150µm -200µm；所述第二图形化衬底的厚度为400µm ~550µm。
进一步的，上述复合衬底，其中，所述反射层包括交替层叠的SiO2层和TiO2层。
进一步的，上述复合衬底，其中，所述反射层的厚度为1µm ~6µm。
进一步的，上述复合衬底，其中，所述键合层的厚度大于所述第一图形化衬底的厚度，且所述键合层超过所述第一图形化衬底的第一图形的高度2µm ~5µm。
进一步的，上述复合衬底，其中，所述复合衬底的厚度为600µm~700µm。
另一方面，本发明提出一种复合衬底的制备方法，用于制备上述的复合衬底，所述方法包括：
分别提供第一图形化衬底和第二图形化衬底；
在所述第一图形化衬底上进行镀膜得到反射层，并在所述反射层上进行镀膜后抛光，以在所述反射层上形成键合层；
通过所述键合层将所述第一图形化衬底与所述第二图形化衬底进行键合得到复合衬底。
再一方面，本发明提出一种LED芯片，包括衬底，设置在所述衬底上的外延结构以及芯片结构；
其中，所述衬底为上述任一项所述的复合衬底。
本发明通过将衬底设置为第一图形化衬底、依次层叠在所述第一图形化衬底上的反射层、键合层以及第二图形化衬底组成的复合衬底；并且，将第一图形化衬底的厚度设置小于第二图形化衬底的厚度，第一图形化衬底上的图形为周期性图形，周期性图形当中的每个图形的高度为4µm ~10µm，宽度为1µm ~4µm，从而得到高宽比大的图形和反射层，其中，高宽比大的图形和反射层更容易发生光的反射，让光从芯片侧面出来，增大了芯片的光角，解决了现有技术中的由于衬底的局限性而导致芯片的光角小，且侧面出光不够亮，从而光大部分聚集在芯片中心，导致芯片中心光强太强的问题。
附图说明
图1为本发明一实施例当中的复合衬底的结构示意图；
图2为本发明一实施例当中的复合衬底的制备方法的流程图。
如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
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。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明实施例针对现有技术中由于衬底的局限性而导致芯片的光角小，且侧面出光不够亮，从而光大部分聚集在芯片中心，导致芯片中心光强太强的问题，提出了一种复合衬底及其制备方法、LED芯片，主要通过对衬底进行改进以提高芯片的光角，从而改善侧面出光不够亮，导致芯片中心光强太强的问题。
请参阅图1，所示为本发明一复合衬底的结构示意图，该复合衬底包括：
包括第一图形化衬底1、依次层叠在第一图形化衬底1上的反射层2、键合层3以及第二图形化衬底4；
其中，第一图形化衬底1的厚度小于第二图形化衬底4的厚度，第一图形化衬底1上的第一图形为周期性图形，周期性图形当中的每个第一图形的高度为4µm ~10µm，宽度为1µm ~4µm。
具体的，作为本发明实施例当中的其中一种实施方式，图形化衬底上的图形为三角形，可以理解的，通过将衬底设置为第一图形化衬底1、依次层叠在所述第一图形化衬底1上的反射层2、键合层3以及第二图形化衬底4组成的复合衬底；其中，第一图形化衬底1的厚度小于第二图形化衬底4的厚度，第一图形化衬底1上的第一图形为周期性图形，周期性图形当中的每个第一图形的高度为4µm ~10µm，宽度为1µm ~4µm，高宽比大的图形和反射层2，更容易发生光的反射，让光从芯片侧面出来，增大了芯片的光角，避免了芯片的光角小，且侧面出光不够亮，导致芯片中心光强太强。
更具体的，复合衬底的总厚度为600µm~700µm，第一图形化衬底1的厚度为150µm -200µm，第二图形化衬底4的厚度为400µm ~550µm。其目的是为了增加侧面出光。相邻两个第一图形之间的间距为0.5µm ~4µm，衬底的角度大于60°，有别于常规LED芯片图形化衬底，其目的是为了制造出高宽比大的衬底PSS，增加光的反射从衬底侧面出光。
在本发明实施例当中，反射层2包括交替层叠的SiO2层和TiO2层，由SiO2和TiO2材料叠加而成，厚度为1µm ~6µm，在400nm~600nm波长范围下，反射率大于98%，键合层3为SiO2、Al2O3材料，厚度大于第一图形化衬底1上图形高度，其目的是为了填平第一图形化衬底1上的第一图形，用于与第二图形化衬底4键合；键合层3厚度超过第一图形化衬底1上的第一图形高度2µm ~5µm。
分别对不同高宽比下的复合衬底的侧面出光光角进行测试，具体如表1所示：
表1
通过表1可以明显看出，通过改善第一图形化衬底的第一图形的高宽比，能有效的增加复合衬底的侧面出光光角，并且，随着高宽比的增加，复合衬底的侧面出光光角也随之增加。
另外，本发明还提出一种复合衬底的制备方法，用于制备上述的复合衬底，该方法包括步骤S10~步骤S12。
步骤S10，分别提供第一图形化衬底和第二图形化衬底。
其中，可以通过提供衬底，通过光刻技术和ICP刻蚀技术，制备出图形化衬底。
步骤S11，在所述第一图形化衬底上进行镀膜得到反射层，并在所述反射层上进行镀膜后抛光，以在所述反射层上形成键合层。
在上述结构上，镀膜反射层，材料为SiO2和TiO2反复叠加而成，底部第一层为SiO2，最上层为TiO2。在反射层上通过PECVD镀膜SiO2，然后进行抛光，做成了键合层。
步骤S12，通过所述键合层将所述第一图形化衬底与所述第二图形化衬底进行键合得到复合衬底。
其中，键合层用于将第一图形化衬底与所述第二图形化衬底进行键合，从而得到复合衬底。
另外，本发明还提出一种LED芯片，该芯片包括衬底，设置在所述衬底上的外延结构以及芯片结构；
其中，所述衬底为上述实施例所述的复合衬底。
具体的，作为本发明实施例当中的其中一种实施方式，外延结构可以为N型半导体、量子阱、P型半导体，芯片结构采用现有的结构，这里不予赘述。
综上，本发明实施例当中提出的复合衬底及其制备方法、LED芯片，通过将衬底设置为第一图形化衬底、依次层叠在所述第一图形化衬底上的反射层、键合层以及第二图形化衬底组成的复合衬底；并且，将第一图形化衬底的厚度设置小于第二图形化衬底的厚度，第一图形化衬底上的图形为周期性图形，周期性图形当中的每个图形的高度为4µm ~10µm，宽度为1µm ~4µm，从而得到高宽比大的图形和反射层，其中，高宽比大的图形和反射层更容易发生光的反射，让光从芯片侧面出来，增大了芯片的光角，解决了现有技术中的由于衬底的局限性而导致芯片的光角小，且侧面出光不够亮，从而光大部分聚集在芯片中心，导致芯片中心光强太强的问题。
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。

Claims (7)

1.一种复合衬底，其特征在于，包括第一图形化衬底、依次层叠在所述第一图形化衬底上的反射层、键合层以及第二图形化衬底；
其中，所述第一图形化衬底的厚度小于所述第二图形化衬底的厚度，所述第一图形化衬底的厚度为150µm -200µm，所述第二图形化衬底的厚度为400µm ~550µm，所述第一图形化衬底上的第一图形为周期性图形，周期性图形当中的每个第一图形的高度为4µm ~10µm，宽度为1µm ~4µm，相邻两个第一图形之间的间距为0.5µm ~4µm；
所述第二图形化衬底上的第二图形为周期性图形，周期性图形当中的每个第二图形的高度为1µm ~2µm，宽度为2µm ~3µm，相邻两个第二图形之间的间距为0.1µm ~5µm。
2.根据权利要求1所述的复合衬底，其特征在于，所述反射层包括交替层叠的SiO2层和TiO2层。
3.根据权利要求2所述的复合衬底，其特征在于，所述反射层的厚度为1µm ~6µm。
4.根据权利要求1所述的复合衬底，其特征在于，所述键合层的厚度大于所述第一图形化衬底的厚度，且所述键合层超过所述第一图形化衬底的第一图形的高度2µm ~5µm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的复合衬底，其特征在于，所述复合衬底的厚度为600µm~700µm。
6.一种复合衬底的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至5中任一项所述的复合衬底，所述方法包括：
分别提供第一图形化衬底和第二图形化衬底；
在所述第一图形化衬底上进行镀膜得到反射层，并在所述反射层上进行镀膜后抛光，以在所述反射层上形成键合层；
通过所述键合层将所述第一图形化衬底与所述第二图形化衬底进行键合得到复合衬底。
7.一种LED芯片，其特征在于，包括衬底，设置在所述衬底上的外延结构以及芯片结构；
其中，所述衬底为权利要求1至5中任一项所述的复合衬底。
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