CN118299480A - 发光二极管芯片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本公开实施例提供了一种发光二极管芯片及其制备方法，属于半导体技术领域。该发光二极管芯片包括复合衬底和依次层叠在复合衬底上的第一半导体层、发光层和第二半导体层；复合衬底包括第一蓝宝石层和多个凸起，多个凸起位于第一蓝宝石层的靠近第一半导体层的表面且阵列布置，凸起包括沿远离第一蓝宝石层的方向依次层叠的第二蓝宝石层和二氧化硅层，二氧化硅层包括沿远离第二蓝宝石层的方向依次层叠的台体和锥体，台体的小端靠近第二蓝宝石层且与第二蓝宝石层连接，台体的大端远离第二蓝宝石层且与锥体的底面连接，台体、第二蓝宝石层和第一半导体层之间存在空气腔。本公开实施例能在保证LED芯片的质量较好的同时，提高LED芯片的发光效率。

Description

发光二极管芯片及其制备方法

技术领域

本公开涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管芯片及其制备方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)因具有体积小、使用寿命长、颜色丰富多彩、能耗低等特点，目前已经被广泛应用于背光、照明、景观等各个光源领域。

相关技术中，LED芯片包括图形化蓝宝石衬底和依次层叠在图形化蓝宝石衬底上的第一半导体层、发光层和第二半导体层，图形化蓝宝石衬底包括第一蓝宝石层和多个圆台形凸起，多个圆台形凸起位于第一蓝宝石层的靠近第一半导体层的表面且阵列布置，圆台形凸起和第一半导体层之间存在锥形空气腔。

然而，由于第一半导体层、发光层和第二半导体层一般为GaN材料，锥形空气腔的热膨胀系数和GaN材料的热膨胀系数相差较大，并且锥形空气腔位于圆台形凸起和第一半导体层之间，也即是锥形空气腔的顶端与发光层之间的距离较小，因此锥形空气腔的顶端位置容易产生热失配和晶格失配，导致发光层的晶体质量较差，从而影响LED芯片的质量和发光效率。

发明内容

本公开实施例提供了一种发光二极管芯片及其制备方法，能在保证LED芯片的质量较好的同时，提高LED芯片的发光效率。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种发光二极管芯片，包括复合衬底和依次层叠在所述复合衬底上的第一半导体层、发光层和第二半导体层；所述复合衬底包括第一蓝宝石层和多个凸起，所述多个凸起位于所述第一蓝宝石层的靠近所述第一半导体层的表面且阵列布置，所述凸起包括沿远离所述第一蓝宝石层的方向依次层叠的第二蓝宝石层和二氧化硅层，所述二氧化硅层包括沿远离所述第二蓝宝石层的方向依次层叠的台体和锥体，所述台体的小端靠近所述第二蓝宝石层且与所述第二蓝宝石层连接，所述台体的大端远离所述第二蓝宝石层且与所述锥体的底面连接，所述台体、所述第二蓝宝石层和所述第一半导体层之间存在空气腔。

可选地，在任一所述凸起中，所述第二蓝宝石层为圆台形，所述第二蓝宝石层的小端远离所述第一蓝宝石层，所述二氧化硅层在所述第一蓝宝石层上的正投影位于所述第二蓝宝石层的小端在所述第一蓝宝石层上的正投影的内部。

可选地，所述台体为圆台形，所述锥体为圆锥形。

可选地，所述凸起和所述空气腔组成的形状为圆锥形。

可选地，所述空气腔为环状，所述空气腔的横截面为三角形，所述横截面与所述第一蓝宝石层的表面垂直且经过所述空气腔的圆心，所述三角形的位于所述台体的侧面和所述第二蓝宝石层的小端之间的夹角为45°至75°。

可选地，所述第二蓝宝石层的大端的直径为1μm至4μm。

可选地，在与所述第一蓝宝石层的表面垂直的方向上，所述凸起的厚度为1μm至3μm。

另一方面，提供了一种发光二极管芯片的制备方法，包括：在复合衬底上形成第一半导体层，所述复合衬底包括第一蓝宝石层和多个凸起，所述多个凸起位于所述第一蓝宝石层的靠近所述第一半导体层的表面且阵列布置，所述凸起包括沿远离所述第一蓝宝石层的方向依次层叠的第二蓝宝石层和二氧化硅层，所述二氧化硅层包括沿远离所述第二蓝宝石层的方向依次层叠的台体和锥体，所述台体的小端靠近所述第二蓝宝石层且与所述第二蓝宝石层连接，所述台体的大端远离所述第二蓝宝石层且与所述锥体的底面连接，所述台体、所述第二蓝宝石层和所述第一半导体层之间存在空气腔；在第一半导体层上形成发光层；在发光层上形成第二半导体层。

可选地，所述第一半导体层包括沿远离所述第一蓝宝石层的方向依次层叠的第一GaN子层和第二GaN子层，所述在复合衬底上形成第一半导体层，包括：在所述第一蓝宝石层上形成多个锥形凸起，所述多个锥形凸起阵列布置，所述锥形凸起包括沿远离所述第一蓝宝石层的方向依次层叠的所述第二蓝宝石层和锥形二氧化硅层；在所述第一蓝宝石层上和所述多个锥形凸起之间形成第一GaN子层；刻蚀所述锥形二氧化硅层，得到所述多个凸起；在所述第一GaN子层和所述多个凸起上形成所述第二GaN子层。

可选地，所述刻蚀所述锥形二氧化硅层，得到所述多个凸起，包括：在所述锥形二氧化硅层上形成光刻胶层，所述光刻胶层在所述第一蓝宝石层上的正投影位于所述锥形二氧化硅层在所述第一蓝宝石层上的正投影的内部；在所述光刻胶层的掩盖下对所述锥形二氧化硅层进行湿法刻蚀；去除所述光刻胶层，得到所述多个凸起。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本公开实施例中，二氧化硅层包括沿远离第二蓝宝石层的方向依次层叠的台体和锥体，台体的小端靠近第二蓝宝石层且与第二蓝宝石层连接，台体的大端远离第二蓝宝石层且与锥体的底面连接，台体、第二蓝宝石层和第一半导体层之间存在空气腔，也即是，空气腔位于二氧化硅层的远离发光层的一端，因此可以减少空气腔在靠近发光层的位置产生热失配和晶格失配的几率，从而提高发光层的质量，保证LED芯片的质量较好。

并且，与蓝宝石材料相比，第一半导体层的折射率一般较大，二氧化硅层的折射率较小，空气腔的折射率比二氧化硅层的折射率更小，也即是第一半导体层和空气腔的折射率差值更大。由于光线从较高折射率的膜层进入较低折射率的膜层时，膜层的折射率差值越大，全反射角越小，因此第一半导体层和空气腔的交界面的全反射角更小，发光层发出的光线从第一半导体层射向空气腔时会有更多入射角小的光线发生全反射，从而可以在保证LED芯片的质量较好的同时，提高LED芯片的发光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的一种LED芯片的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种LED芯片的制备方法流程图；

图3是本公开实施例提供的另一种LED芯片的制备方法流程图；

图4是本公开实施例提供的一种LED芯片的制备状态示意图。

附图说明：

10：复合衬底；11：第一蓝宝石层；12：凸起；121：第二蓝宝石层；122：二氧化硅层；1221：台体；1222：锥体；13：空气腔；20：第一半导体层；21：发光层；22：第二半导体层；23：低温缓冲层；30：锥形凸起；31：锥形二氧化硅层；32：第一GaN子层；33：第二GaN子层；34：光刻胶层。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”等类似的词语意指出现在“包括”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

图1是本公开实施例提供的一种LED芯片的结构示意图。如图1所示，该LED芯片包括复合衬底10和依次层叠在复合衬底10上的第一半导体层20、发光层21和第二半导体层22。

复合衬底10包括第一蓝宝石层11和多个凸起12，多个凸起12位于第一蓝宝石层11的靠近第一半导体层20的表面且阵列布置，凸起12包括沿远离第一蓝宝石层11的方向依次层叠的第二蓝宝石层121和二氧化硅层122，二氧化硅层122包括沿远离第二蓝宝石层121的方向依次层叠的台体1221和锥体1222，台体1221的小端靠近第二蓝宝石层121且与第二蓝宝石层121连接，台体1221的大端远离第二蓝宝石层121且与锥体1222的底面连接，台体1221、第二蓝宝石层121和第一半导体层20之间存在空气腔13。

本公开实施例中，二氧化硅层122包括沿远离第二蓝宝石层121的方向依次层叠的台体1221和锥体1222，台体1221的小端靠近第二蓝宝石层121且与第二蓝宝石层121连接，台体1221的大端远离第二蓝宝石层121且与锥体1222的底面连接，台体1221、第二蓝宝石层121和第一半导体层20之间存在空气腔13，也即是，空气腔13位于二氧化硅层122的远离发光层21的一端，因此可以减少空气腔13在靠近发光层21的位置产生热失配和晶格失配的几率，从而提高发光层21的质量，保证LED芯片的质量较好。

并且，与蓝宝石材料相比，GaN材料的折射率为2.7，即第一半导体层20的折射率一般较大，二氧化硅层122的折射率较小，二氧化硅层122的折射率为1.48，空气腔13的折射率比二氧化硅层122的折射率更小，空气腔13的折射率约为1，也即是第一半导体层20和空气腔13的折射率差值更大。由于光线从较高折射率的膜层进入较低折射率的膜层时，膜层的折射率差值越大，全反射角越小，图1中箭头指示复合衬底10附近的光线的传播路径，如图1所示，当发光层21发出的光线从第一半导体层20射向二氧化硅层122时，全反射角较大，约为40.1°，当发光层21发出的光线从第一半导体层20射向空气腔13时，全反射角较小，约为25.7°。

全反射角是指使得全反射发生的最小的入射角，当光线的入射角度大于全反射角，就会发生全反射。全反射是指当光线从较高折射率的膜层进入较低折射率的膜层时，所有的入射光线都被反射而不会进入低折射率的膜层产生折射光线。发生全反射时，反射率等于1。因此第一半导体层20和空气腔13的交界面的全反射角更小，发光层21发出的光线从第一半导体层20射向空气腔13时会有更多入射角小的光线发生全反射，从而可以在保证LED芯片的质量较好的同时，提高LED芯片的发光效率。

示例性地，第一蓝宝石层11和凸起12中的第二蓝宝石层121可以一体成型，即在同一图形化处理工艺下形成。例如，可以刻蚀蓝宝石衬底以在蓝宝石衬底的表面形成凸起的第二蓝宝石层121。

如图1所示，在任一凸起12中，第二蓝宝石层121为圆台形，第二蓝宝石层121的小端远离第一蓝宝石层11，二氧化硅层122在第一蓝宝石层11上的正投影位于第二蓝宝石层121的小端在第一蓝宝石层11上的正投影的内部，也即是二氧化硅层122在第一蓝宝石层11上的正投影的外轮廓，与第二蓝宝石层121的小端在第一蓝宝石层11上的正投影的外轮廓不重叠，并且二氧化硅层122在第一蓝宝石层11上的正投影的外轮廓位于第二蓝宝石层121的小端在第一蓝宝石层11上的正投影的外轮廓的范围内。这样有利于发光层21发出的光线在第一半导体层20和第二蓝宝石层121的交界面产生全反射，从而可以减少蓝宝石材料对光线的吸收，提高复合衬底10的反射率，提高LED芯片的出光效率。

可选地，第二蓝宝石层121的大端的直径D为1μm至4μm。也即是圆台的底部直径为1μm至4μm，这样可以进一步减少蓝宝石材料对光线的吸收，提高复合衬底10的反射率。

示例性地，第二蓝宝石层121的大端的直径D可以为1μm、2μm或4μm等。

可选地，台体1221为圆台形，锥体1222为圆锥形。这样发光层21发射的光线射向二氧化硅层122可以更好地产生全反射。

在其他实施例中，台体1221可以为棱台形，锥体1222可以为棱锥形。

可选地，凸起12和空气腔13组成的形状为圆锥形。这样发光层21发射的光线射向凸起12和空气腔13可以更好地产生全反射，从而提高凸起12和空气腔的反射率。

如图1所示，空气腔13为环状，空气腔13的横截面为三角形，横截面与第一蓝宝石层11的表面垂直且经过空气腔13的圆心，三角形的位于台体1221的侧面和第二蓝宝石层121的小端之间的夹角α为45°至75°。这样有利于发光层21发出的光线在第一半导体层20和空气腔13的交界面产生全反射，从而可以提高LED芯片的发光效率。

可选地，在与第一蓝宝石层11的表面垂直的方向上，凸起12的厚度H为1μm至3μm。若凸起12的厚度H太大，可能会影响第一半导体层20和发光层21的质量；若凸起12的厚度H小太，凸起12以及空气腔13对光线的反射率可能变低，凸起12的厚度在此范围，可以有效提高凸起12和空气腔13对反射的反射率，并且不会影响第一半导体层20和发光层21的质量。

在其他实施例中，凸起12和空气腔13组成的形状可以为三棱锥形、四棱锥形等，本公开对此不做限制。

示例性地，在与第一蓝宝石层11的表面垂直的方向上，凸起12的厚度H可以为1μm、2μm或3μm等。

可选地，第一半导体层20可以为N型GaN层，第二半导体层22可以为P型GaN层。

示例性地，第一半导体层20为掺Si的GaN层，第二半导体层22为掺Mg的GaN层。

可选地，发光层21包括多对交替层叠的InGaN层和GaN层。根据LED芯片的发光波长范围的不同，发光层21可以选择不同的材料，例如，蓝绿光LED芯片的发光层21可以采用交替层叠的InGaN层和GaN层，红光LED芯片的发光层21可以采用交替层叠的InGaAs层和GaAs层。

示例性地，发光层21包括3至8对交替层叠的InGaN层和GaN层。

可选地，LED芯片还包括低温缓冲层23，低温缓冲层23位于第一蓝宝石层11的靠近凸起12的表面，并且低温缓冲层23位于多个凸起12之间。

示例性地，低温缓冲层23可以为GaN缓冲层。

图2是本公开实施例提供的一种LED芯片的制备方法流程图。如图2所示，该制备方法包括：

在步骤S101中，在复合衬底上形成第一半导体层。

其中，复合衬底包括第一蓝宝石层和多个凸起，多个凸起位于第一蓝宝石层的靠近第一半导体层的表面且阵列布置，凸起包括沿远离第一蓝宝石层的方向依次层叠的第二蓝宝石层和二氧化硅层，二氧化硅层包括沿远离第二蓝宝石层的方向依次层叠的台体和锥体，台体的小端靠近第二蓝宝石层且与第二蓝宝石层连接，台体的大端远离第二蓝宝石层且与锥体的底面连接，台体、第二蓝宝石层和第一半导体层之间存在空气腔。

在步骤S102中，在第一半导体层上形成发光层。

在步骤S103中，在发光层上形成第二半导体层。

本公开实施例中，二氧化硅层包括沿远离第二蓝宝石层的方向依次层叠的台体和锥体，台体的小端靠近第二蓝宝石层且与第二蓝宝石层连接，台体的大端远离第二蓝宝石层且与锥体的底面连接，台体、第二蓝宝石层和第一半导体层之间存在空气腔，也即是，空气腔位于二氧化硅层的远离发光层的一端，因此可以减少空气腔在靠近发光层的位置产生热失配和晶格失配的几率，从而提高发光层的质量，保证LED芯片的质量较好。

并且，与蓝宝石材料相比，第一半导体层的折射率一般较大，二氧化硅层的折射率较小，空气腔的折射率比二氧化硅层的折射率更小，也即是第一半导体层和空气腔的折射率差值更大。由于光线从较高折射率的膜层进入较低折射率的膜层时，膜层的折射率差值越大，全反射角越小，因此第一半导体层和空气腔的交界面的全反射角更小，发光层发出的光线从第一半导体层射向空气腔时会有更多入射角小的光线发生全反射，从而可以在保证LED芯片的质量较好的同时，提高LED芯片的发光效率。

图3是本公开实施例提供的另一种LED芯片的制备方法流程图。如图3所示，该制备方法包括：

在步骤S201中，在第一蓝宝石层上形成多个锥形凸起。

图4是本公开实施例提供的一种LED芯片的制备状态示意图。如图4所示，多个锥形凸起30阵列布置，锥形凸起30包括沿远离第一蓝宝石层11的方向依次层叠的第二蓝宝石层121和锥形二氧化硅层31。

可选地，在完成该步骤S201之后，还可以在第一蓝宝石层11的靠近锥形凸起30的表面上形成低温缓冲层23，并且低温缓冲层23位于多个锥形凸起30之间。

示例性地，低温缓冲层23可以为GaN缓冲层。

在步骤S202中，在第一蓝宝石层上和多个锥形凸起之间形成第一GaN子层。

如图4所示，在与第一蓝宝石层11的表面垂直的方向上，第一GaN子层32的远离第一蓝宝石层11的表面和第一蓝宝石层11之间的最小距离H1与锥形凸起30的厚度H2的比值为1/3至1/2。

若H1与H2的比值太大，可能导致后续形成的空气腔距离发光层太近，影响发光层的质量；若H1与H2的比值太小，可能导致后续形成的空气腔太小，影响LED芯片的发光效率，第一GaN子层32的远离第一蓝宝石层11的表面和第一蓝宝石层11之间的最小距离H1与锥形凸起30的厚度H2的比值在此范围内，后续形成的空气腔可以更好地提高对光线的反射率，并且空气腔距离发光层较远，不易产生热失配和晶格失配。

示例性地，第一GaN子层32的远离第一蓝宝石层11的表面和第一蓝宝石层11之间的最小距离H1与锥形凸起30的厚度H2的比值可以为1/3、2/5或1/2等。

在步骤S203中，在锥形二氧化硅层上形成光刻胶层。

如图4所示，光刻胶层34在第一蓝宝石层11上的正投影位于锥形二氧化硅层31在第一蓝宝石层11上的正投影的内部。也即是光刻胶层34在第一蓝宝石层11上的正投影的外轮廓，与锥形二氧化硅层31在第一蓝宝石层11上的正投影的外轮廓不重叠，并且光刻胶层34在第一蓝宝石层11上的正投影的外轮廓位于锥形二氧化硅层31在第一蓝宝石层11上的正投影的外轮廓的范围内。

示例性地，光刻胶层34类似圆台形，覆盖在锥形凸起31的顶端，光刻胶层34的远离第一蓝宝石层11的一端在第一蓝宝石层11上的正投影位于光刻胶层34的靠近第一蓝宝石层11的一端在第一蓝宝石层11上的正投影的内部，也即是圆台形的小端远离第一蓝宝石层11。

可选地，光刻胶层34与第一GaN子层32之间的最小距离H3为10nm至50nm。也即是，在与第一蓝宝石层11的表面平行的方向上，光刻胶层34的底部与第一GaN子层32的远离第一蓝宝石层11的表面之间的距离为10nm至50nm，这样有利于后续刻蚀光刻胶层34从而形成空气腔，提高LED芯片的发光效率。

示例性地，光刻胶层34与第一GaN子层32之间的最小距离H3可以为10nm、30nm或50nm等。

在步骤S204中，在光刻胶层的掩盖下对锥形二氧化硅层进行湿法刻蚀。

可选地，锥形二氧化硅层31的湿法刻蚀时间为10min至15min。若锥形二氧化硅层31的湿法刻蚀时间过短，可能导致空气腔的质量较差；若锥形二氧化硅层31的湿法刻蚀时间过长，可能会影响空气腔的形貌。锥形二氧化硅层31的湿法刻蚀时间在此范围内，可以保证形成的空气腔的形貌和质量较好，有利于提高LED芯片的发光效率。

示例性地，锥形二氧化硅层31的湿法刻蚀时间可以为10min、13min或15min等。

示例性地，可以采用缓冲氧化物刻蚀(Buffered Oxide Etch，BOE)工艺，对锥形二氧化硅层31进行湿法刻蚀。

示例性地，锥形二氧化硅层31的湿法刻蚀温度可以为20℃至25℃。

在步骤S205中，去除光刻胶层，得到多个凸起。

如图1和图4所示，去除光刻胶层34后可以得到图1中的多个凸起12，多个凸起12位于第一蓝宝石层11的靠近第一半导体层20的表面且阵列布置，凸起12包括沿远离第一蓝宝石层11的方向依次层叠的第二蓝宝石层121和二氧化硅层122，二氧化硅层122包括沿远离第二蓝宝石层121的方向依次层叠的台体1221和锥体1222，台体1221的小端靠近第二蓝宝石层121且与第二蓝宝石层121连接，台体1221的大端远离第二蓝宝石层121且与锥体1222的底面连接。

通过上述步骤S203至S205即可刻蚀二氧化硅层31，得到多个凸起12。

在步骤S206中，在第一GaN子层和多个凸起上形成第二GaN子层。

如图1所示，在第一GaN子层32和多个凸起12上形成第二GaN子层33后，即可在复合衬底10上形成第一半导体层20。台体1221、第二蓝宝石层121和第一半导体层20之间存在空气腔13。

在步骤S207中，在第一半导体层上形成发光层。

可选地，发光层21包括多对交替层叠的InGaN层和GaN层。根据LED芯片的发光波长范围的不同，发光层21可以选择不同的材料，例如，蓝绿光LED芯片的发光层21可以采用交替层叠的InGaN层和GaN层，红光LED芯片的发光层21可以采用交替层叠的InGaAs层和GaAs层。

示例性地，发光层21包括3至8对交替层叠的InGaN层和GaN层。

在步骤S208中，在发光层上形成第二半导体层。

可选地，各层的结构、材料、形状等参见图1相关结构实施例，在此省略详细描述。

以上所述，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种发光二极管芯片，其特征在于，包括复合衬底(10)和依次层叠在所述复合衬底(10)上的第一半导体层(20)、发光层(21)和第二半导体层(22)；

所述复合衬底(10)包括第一蓝宝石层(11)和多个凸起(12)，所述多个凸起(12)位于所述第一蓝宝石层(11)的靠近所述第一半导体层(20)的表面且阵列布置，所述凸起(12)包括沿远离所述第一蓝宝石层(11)的方向依次层叠的第二蓝宝石层(121)和二氧化硅层(122)，所述二氧化硅层(122)包括沿远离所述第二蓝宝石层(121)的方向依次层叠的台体(1221)和锥体(1222)，所述台体(1221)的小端靠近所述第二蓝宝石层(121)且与所述第二蓝宝石层(121)连接，所述台体(1221)的大端远离所述第二蓝宝石层(121)且与所述锥体(1222)的底面连接，所述台体(1221)、所述第二蓝宝石层(121)和所述第一半导体层(20)之间存在空气腔(13)。

2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，在任一所述凸起(12)中，所述第二蓝宝石层(121)为圆台形，所述第二蓝宝石层(121)的小端远离所述第一蓝宝石层(11)，所述二氧化硅层(122)在所述第一蓝宝石层(11)上的正投影位于所述第二蓝宝石层(121)的小端在所述第一蓝宝石层(11)上的正投影的内部。

3.根据权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述台体(1221)为圆台形，所述锥体(1222)为圆锥形。

4.根据权利要求3所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述凸起(12)和所述空气腔(13)组成的形状为圆锥形。

5.根据权利要求4所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述空气腔(13)为环状，所述空气腔(13)的横截面为三角形，所述横截面与所述第一蓝宝石层(11)的表面垂直且经过所述空气腔(13)的圆心，所述三角形的位于所述台体(1221)的侧面和所述第二蓝宝石层(121)的小端之间的夹角为45°至75°。

6.根据权利要求2至5任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第二蓝宝石层(121)的大端的直径为1μm至4μm。

7.根据权利要求1至5任一项所述的发光二极管芯片，其特征在于，在与所述第一蓝宝石层(11)的表面垂直的方向上，所述凸起(12)的厚度为1μm至3μm。

8.一种发光二极管芯片的制备方法，其特征在于，包括：

在复合衬底(10)上形成第一半导体层(20)，所述复合衬底(10)包括第一蓝宝石层(11)和多个凸起(12)，所述多个凸起(12)位于所述第一蓝宝石层(11)的靠近所述第一半导体层(20)的表面且阵列布置，所述凸起(12)包括沿远离所述第一蓝宝石层(11)的方向依次层叠的第二蓝宝石层(121)和二氧化硅层(122)，所述二氧化硅层(122)包括沿远离所述第二蓝宝石层(121)的方向依次层叠的台体(1221)和锥体(1222)，所述台体(1221)的小端靠近所述第二蓝宝石层(121)且与所述第二蓝宝石层(121)连接，所述台体(1221)的大端远离所述第二蓝宝石层(121)且与所述锥体(1222)的底面连接，所述台体(1221)、所述第二蓝宝石层(121)和所述第一半导体层(20)之间存在空气腔(13)；

在第一半导体层(20)上形成发光层(21)；

在发光层(21)上形成第二半导体层(22)。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一半导体层(20)包括沿远离所述第一蓝宝石层(11)的方向依次层叠的第一GaN子层(32)和第二GaN子层(33)，所述在复合衬底(10)上形成第一半导体层(20)，包括：

在所述第一蓝宝石层(11)上形成多个锥形凸起(30)，所述多个锥形凸起(30)阵列布置，所述锥形凸起(30)包括沿远离所述第一蓝宝石层(11)的方向依次层叠的所述第二蓝宝石层(121)和锥形二氧化硅层(31)；

在所述第一蓝宝石层(11)上和所述多个锥形凸起(30)之间形成第一GaN子层(32)；

刻蚀所述锥形二氧化硅层(31)，得到所述多个凸起(12)；

在所述第一GaN子层(32)和所述多个凸起(12)上形成所述第二GaN子层(33)。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀所述锥形二氧化硅层(31)，得到所述多个凸起(12)，包括：

在所述锥形二氧化硅层(31)上形成光刻胶层(34)，所述光刻胶层(34)在所述第一蓝宝石层(11)上的正投影位于所述锥形二氧化硅层(31)在所述第一蓝宝石层(11)上的正投影的内部；

在所述光刻胶层(34)的掩盖下对所述锥形二氧化硅层(31)进行湿法刻蚀；

去除所述光刻胶层(34)，得到所述多个凸起(12)。