一種高性能LED芯片及其制作方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種高性能LED芯片及其制作方法，其中，LED芯片包括：襯底、電流阻擋層、透明導(dǎo)電膜以及P電極，所述外延層包括緩沖層、N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層，所述透明導(dǎo)電膜與所述P型半導(dǎo)體層接觸處形成第二開口，所述第二開口在P電極正下方，所述第二開口正上方的透明導(dǎo)電膜內(nèi)形成第一開口，并且所述第一開口平面面積大于所述第二開口平面面積，所述電流阻擋層填充第一開口以及第二開口。本發(fā)明專利技術(shù)提高電流阻擋層對電流的擴散能力，進而提高LED芯片性能。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體光電器件領(lǐng)域，特別涉及一種LED芯片及其制作方法。技術(shù)背景發(fā)光二極管(LightEmittingDiode，簡稱LED)是一種半導(dǎo)體光電器件，利用半導(dǎo)體P-N結(jié)電致發(fā)光原理制成。LED由于能耗低，體積小、壽命長，穩(wěn)定性好，響應(yīng)快，發(fā)光波長穩(wěn)定等好的光電性能，目前已經(jīng)在照明、家電、顯示屏、指示燈等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用。近年來，高亮度藍綠光LED發(fā)展迅速，已成為全彩色高亮度大型戶外顯示屏、交通信號燈等必需的發(fā)光器件。傳統(tǒng)LED芯片由于結(jié)構(gòu)的限制，電流主要聚集在電極正下方，電流擴散均勻度不能達到理想效果，導(dǎo)致電極正下方電流密度過高，產(chǎn)生熱量過多，現(xiàn)有技術(shù)為改善電流聚集問題，通常在P電極形成之前在P型半導(dǎo)體表面上相對應(yīng)P電極區(qū)域形成絕緣的電流阻擋層，增加電流的橫向擴散，這在一定程度上使電流分布更加均勻，提高發(fā)光效率，但是電流阻擋層的設(shè)置使得電流阻擋層底部的P型半導(dǎo)體沒有電流注入而不能發(fā)光，所以電流阻擋層一般與P電極平面面積相當，不會相對P電極有較大的擴展，這使得電流阻擋層對電流的擴散能力有限。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種高性能LED芯片，提高電流阻擋層對電流的擴散能力，進而提高LED芯片性能。本專利技術(shù)的另一目的是提供上述高性能LED芯片的制作方法。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種高性能LED芯片，包括：襯底，所述襯底上自下而上依次形成的外延層、電流阻擋層、透明導(dǎo)電膜以及P電極，所述外延層包括緩沖層、N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層，所述P型半導(dǎo)體層邊緣刻蝕至露出所述N型半導(dǎo)體層，N電極形成在露出的N型半導(dǎo)體層上，所述P電極包括P電極主體和沿電極主體向N電極一側(cè)延伸的P引腳電極，所述透明導(dǎo)電膜與所述P型半導(dǎo)體層接觸處形成第二開口，所述第二開口在P電極正下方，并且所述第二開口平面面積不小于所述P電極平面面積，所述第二開口正上方的透明導(dǎo)電膜內(nèi)形成第一開口，所述第一開口與第二開口相通，并且所述第一開口平面面積大于所述第二開口平面面積，所述電流阻擋層填充第一開口以及第二開口。優(yōu)選地，所述第二開口平面面積等于所述P電極平面面積。優(yōu)選地，所述第一開口相對于所述P電極對稱。優(yōu)選地，所述第一開口靠近N電極的側(cè)面開口寬度大于遠離N電極側(cè)的開口寬度。優(yōu)選地，所述第一開口靠近N電極的側(cè)面末端面向N電極成“凸”字形。優(yōu)選地，所述N型半導(dǎo)體層為N型GaN，所述發(fā)光層為In摻雜的GaN，所述P型半導(dǎo)體層為P型GaN。一種LED芯片的制作方法，包括以下步驟：(1)在襯底上自下而上依次外延生長緩沖層、N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層和P型半導(dǎo)體層以獲得外延片，并且蝕刻所述P型半導(dǎo)體層邊緣至露出所述N型半導(dǎo)體層；(2)在所述P型半導(dǎo)體層表面沉積第一透明導(dǎo)電膜，并且刻蝕第一透明導(dǎo)電膜至漏出P型半導(dǎo)體層，形成第一開口以及第二開口，所述第一開口與第二開口相通，并且所述第一開口平面面積大于所述第二開口平面面積；(3)在所述第一開口以及所述第二開口內(nèi)沉積電流阻擋層；(4)在電流阻擋層以及未被刻蝕的第一透明導(dǎo)電膜表面沉積第二透明導(dǎo)電膜，所述第二透明導(dǎo)電膜與第一透明導(dǎo)電膜組成透明導(dǎo)電膜；(5)在第二開口正上方的第二透明導(dǎo)電膜上形成P電極，在露出的N型半導(dǎo)體層上形成N電極。優(yōu)選地，步驟(2)先刻蝕形成第一開口，再刻蝕形成第二開口。優(yōu)選地，步驟(2)先刻蝕形成第二開口，再刻蝕形成第一開口。優(yōu)選地，所述第一透明導(dǎo)電膜材料為氧化銦錫，所述第二透明導(dǎo)電膜材料摻鋁氧化鋅。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)具有以下有益效果：本專利技術(shù)LED芯片所述電流阻擋層形成在上下兩個不同平面面積的第一開口與第二開口內(nèi)，第二開口形成在P電極正下方，與現(xiàn)有技術(shù)尺寸設(shè)計相同，使P電極流出的電流可以橫向擴展，均勻電流分布，第一開口平面面積大于第二開口，但是第一開口比第二開口多余的部分下面有透明導(dǎo)電膜，使得該部分下的P型半導(dǎo)體層同樣有電流注入，所以第一開口的設(shè)置既通過其中填充電流阻擋層擴大了電流擴展的范圍，同時未因為電流阻擋層的設(shè)置而導(dǎo)致P型半導(dǎo)體層電流注入?yún)^(qū)的減少，而使得電流分布的更加均勻，進而提高了LED發(fā)光效率、抗靜電能力等光電學(xué)性能。附圖說明圖1為第一實施例LED芯片俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖1A-圖1E為第一實施例LED制作過程剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為第二實施例LED芯片俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為第三實施例LED芯片俯視結(jié)構(gòu)示意圖；具體實施方式下面結(jié)合附圖以及實施例對本專利技術(shù)進行介紹，實施例僅用于對本專利技術(shù)進行解釋，并不對本專利技術(shù)有任何限定作用。第一實施例如圖1以及圖1E所示，本實施例的高性能LED芯片，包括：襯底10，所述襯底10上自下而上依次形成的外延層20、電流阻擋層30、透明導(dǎo)電膜40以及P電極50，所述外延層20包括緩沖層21、N型半導(dǎo)體層22、發(fā)光層23、P型半導(dǎo)體層24，所述P型半導(dǎo)體層24邊緣刻蝕至露出所述N型半導(dǎo)體層22，N電極60形成在露出的N型半導(dǎo)體層22上，所述P電極50包括P電極主體51和沿電極主體向N電極一側(cè)延伸的P引腳電極52，所述透明導(dǎo)電膜40與所述P型半導(dǎo)體層24接觸處形成第二開口72，所述第二開口72在P電極50正下方，并且所述第二開口72平面面積不小于所述P電極50平面面積，所述第二開口72正上方的透明導(dǎo)電膜40內(nèi)形成第一開口71，所述第一開口71與第二開口72相通，并且所述第一開口71平面面積大于所述第二開口72平面面積，所述電流阻擋層30填充第一開口71以及第二開口72。具體的，本實施例LED為GaN基發(fā)光二極管，所述襯底10可為藍寶石襯底或其他半導(dǎo)體襯底材料，如碳化硅、硅、GaAs、AlN、ZnO或GaN等；所述緩沖層21為GaN材料，所述N型半導(dǎo)體層22為N型GaN層，所述發(fā)光層23為多重量子阱，其材料可為In摻雜的GaN，所述P型半導(dǎo)體層24為P型GaN層；所述電流阻擋層30優(yōu)選透光的絕緣材料，在保證絕緣，使電流橫向擴散的同時，不因遮光而影響發(fā)光效率，本專利技術(shù)實施例電流阻擋層30材料可為二氧化硅膜層、氮化硅膜層等；所述透明導(dǎo)電膜40優(yōu)選透光性良好的氧化銦錫(ITO)，還可以為，氧化鋅(ZnO)或氧化鎘錫(CTO)或氧化銦(InO)或銦(In)摻雜氧化鋅(ZnO)或鋁(Al)摻雜氧化鋅(ZnO)或鎵(Ga)摻雜氧化鋅(ZnO)等中的一種或多種；所述P電極50和N電極60的材料包括Cr、Pt、Au、Ti、Al、或Sn中的至少一種，可以選擇Cr/Pt/Au、Au/Sn、Cr/Ti/Au或Ti/Al/Ti/Au等電極結(jié)構(gòu)。本實施例LED芯片所述電流阻擋層30形成在上下兩個不同平面面積的第一開口71與第二開口72內(nèi)，第二開口72形成在P電極50正下方，與現(xiàn)有技術(shù)尺寸設(shè)計相同，使P電極流出的電流可以橫向擴展，均勻電流分布，達到現(xiàn)有技術(shù)相同的技術(shù)效果，同時第一開口71平面面積大于第二開口72，但是第一開口71比第二開口72多余的部分下面有透明導(dǎo)電膜，使得該部分下的P型半導(dǎo)體層24同樣有電流注入，所以第一開口的設(shè)置既通過其中填充電流阻擋層30擴大了電流擴展的范圍，同時未因為電流阻擋層30的設(shè)置而導(dǎo)致P型半導(dǎo)體層24電流注入?yún)^(qū)的減少，而使得電流分布的更加均勻，增加了電流阻擋層30對電流的擴散性能，進而提高了LED發(fā)光效率、抗靜電能力等光電本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種高性能LED芯片，包括：襯底，所述襯底上自下而上依次形成的外延層、電流阻擋層、透明導(dǎo)電膜以及P電極，所述外延層包括緩沖層、N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層，所述P型半導(dǎo)體層邊緣刻蝕至露出所述N型半導(dǎo)體層，N電極形成在露出的N型半導(dǎo)體層上，所述P電極包括P電極主體和沿電極主體向N電極一側(cè)延伸的P引腳電極，其特征在于：所述透明導(dǎo)電膜與所述P型半導(dǎo)體層接觸處形成第二開口，所述第二開口在P電極正下方，并且所述第二開口平面面積不小于所述P電極平面面積，所述第二開口正上方的透明導(dǎo)電膜內(nèi)形成第一開口，所述第一開口與第二開口相通，并且所述第一開口平面面積大于所述第二開口平面面積，所述電流阻擋層填充第一開口以及第二開口。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高性能LED芯片，包括：襯底，所述襯底上自下而上依次形成的外延層、電流阻擋層、透明導(dǎo)電膜以及P電極，所述外延層包括緩沖層、N型半導(dǎo)體層、發(fā)光層、P型半導(dǎo)體層，所述P型半導(dǎo)體層邊緣刻蝕至露出所述N型半導(dǎo)體層，N電極形成在露出的N型半導(dǎo)體層上，所述P電極包括P電極主體和沿電極主體向N電極一側(cè)延伸的P引腳電極，其特征在于：所述透明導(dǎo)電膜與所述P型半導(dǎo)體層接觸處形成第二開口，所述第二開口在P電極正下方，并且所述第二開口平面面積不小于所述P電極平面面積，所述第二開口正上方的透明導(dǎo)電膜內(nèi)形成第一開口，所述第一開口與第二開口相通，并且所述第一開口平面面積大于所述第二開口平面面積，所述電流阻擋層填充第一開口以及第二開口。2.如權(quán)利要求1所述的高性能LED芯片，其特征在于：所述第二開口平面面積等于所述P電極平面面積。3.如權(quán)利要求1所述的高性能LED芯片，其特征在于：所述第一開口相對于所述P電極對稱。4.如權(quán)利要求1所述的高性能LED芯片，其特征在于：所述第一開口靠近N電極的側(cè)面開口寬度大于遠離N電極側(cè)的開口寬度。5.如權(quán)利要求1所述的高性能LED芯片，其特征在于：所述第一開口靠近N電極的側(cè)面末端面向N電極成“凸”字形。6.如權(quán)利要求1所述的高性能LED芯片，其特征在于：所述N型半導(dǎo)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王海燕，
申請(專利權(quán))人：東莞市佳乾新材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44