一種led芯片的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種LED芯片。本實用新型提供的LED芯片，其中，外延層、透明電極層和鈍化層依次形成于襯底上；鈍化層、透明電極層和外延層上設(shè)置有多個貫穿于鈍化層、透明電極層、量子阱發(fā)光層和P型半導體層的第一通孔，以及貫穿于鈍化層的第二通孔；多個第一通孔中填充有金屬電極并通過鈍化層上的金屬層連接以形成點接觸式的N型電極，第二通孔中填充有金屬電極，用于形成P型電極，P型電極圍繞于多個N型電極的接觸點。本實用新型提供的LED芯片，通過N型電極和P型電極的設(shè)計方案，獲得一種可以在提高發(fā)光效率與降低電壓之間實現(xiàn)平衡的LED芯片的電極設(shè)計方案，以實現(xiàn)提高LED芯片發(fā)光效率的同時，保持較低的工作電壓。
【專利說明】—種LED芯片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)光二極管的設(shè)計技術(shù)，尤其涉及一種LED芯片。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著20世紀初藍光發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，簡稱:LED)的誕生，使得白光LED的生產(chǎn)成為可能。近幾年來LED技術(shù)迅猛發(fā)展，政府更致力于將LED推向照明光源，以取代原有低光效的白熾燈和有汞污染的熒光燈，節(jié)能時代的到來給予LED前所未有的發(fā)展前景。
[0003]目前的氮化物半導體LED芯片發(fā)光效率提高很快，以藍光LED作為激發(fā)源的白光LED單燈光源效率已達140流明/瓦以上，這遠遠超出了白熾燈和節(jié)能燈的光效。隨著LED技術(shù)的逐漸成熟和產(chǎn)業(yè)化市場化的需要，對LED器件的發(fā)光效率及產(chǎn)品價格也有了更加嚴格的要求。隨著LED芯片外延生長技術(shù)與芯片制造技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，芯片的電極設(shè)計對調(diào)整芯片的電壓與亮度具有至關(guān)重要的作用，因此需要設(shè)計人員不斷的改進LED芯片的電極設(shè)計方法以應(yīng)對各種需求的LED芯片。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中的LED芯片電極版圖的設(shè)計，通常都是在提升亮度與降低電壓方面取平衡點，由于電極占整顆芯片的面積比的大小影響著LED芯片的電壓與亮度，因此，如何在提高發(fā)光效率與降低電壓之間取得平衡，成為LED芯片的電極設(shè)計中亟需解決的問題。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型提供一種LED芯片，通過N型電極和P型電極的設(shè)計方案，獲得一種可以在提高發(fā)光效率與降低電壓之間實現(xiàn)平衡的LED芯片的電極設(shè)計方案，以實現(xiàn)提高LED芯片發(fā)光效率的同時，保持較低的工作電壓。
[0006]本實用新型提供一種LED芯片，包括:襯底、外延層、透明電極層、鈍化層、N型電極和P型電極；
[0007]所述外延層、所述透明電極層和所述鈍化層依次形成于所述襯底上，所述外延層包括N型半導體層、量子阱發(fā)光層和P型半導體層；所述鈍化層、所述透明電極層和所述外延層上設(shè)置有多個貫穿于所述鈍化層、所述透明電極層、所述量子阱發(fā)光層和所述P型半導體層的第一通孔，以及貫穿于所述鈍化層的第二通孔；
[0008]多個所述第一通孔中填充有金屬電極并通過所述鈍化層上的金屬層連接以形成多個點接觸式的N型電極，所述第二通孔中填充有金屬電極，用于形成所述P型電極，所述P型電極圍繞于多個所述N型電極的接觸點。
[0009]如上所示的LED芯片，其中，多個所述N型電極由所述鈍化層上的金屬層連接多個所述第一通孔中填充的金屬電極形成，用于在所述LED芯片中形成均勻分布的所述N型電極。
[0010]如上所示的LED芯片，其中，多個所述第一通孔的直徑均小于lOum，使得多個所述點接觸式的N型電極分別與所述N型半導體的接觸面積均小于lOOum2。[0011 ] 如上所示的LED芯片，其中，所述點接觸式的N型電極與所述P型電極通過所述鈍化層隔離開。
[0012]如上所示的LED芯片，其中，多個所述第一通孔和所述第二通孔中填充的金屬電極為相同的材料；或者，多個所述第一通孔和第二通孔中填充的金屬電極為不同的材料。
[0013]如上所示的LED芯片，其中，多個所述第一通孔和第二通孔中填充的金屬電極為金屬與金屬材料的組合，或者，為金屬與非金屬氧化物材料的組合，或者，為金屬與半導體材料的組合。
[0014]如上所示的LED芯片，其中，多個所述第一通孔和第二通孔中填充的金屬電極的厚度在I?2000um之間。
[0015]本實用新型所提供的LED芯片，通過在LED芯片上形成多個點接觸式的N型電極，該多個N型電極由鈍化層上的金屬層連接為一個整體，并傳導分布于LED芯片的各個區(qū)域，獲取N型電極均勻分布的LED芯片，可以有效的增加了有源區(qū)的發(fā)光面積，以提高LED芯片的發(fā)光效率，進一步地，P型電極圍繞于該多個N型電極的接觸點，實現(xiàn)了在將電流由擁堵的N型區(qū)域引向芯片的各個區(qū)域的同時，不需要刻蝕掉路徑上的有源區(qū)，獲得了一種可以在提高發(fā)光效率與降低電壓之間實現(xiàn)平衡的LED芯片的電極設(shè)計方案，以實現(xiàn)提高LED芯片發(fā)光效率的同時，保持較低的工作電壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本實用新型實施例所提供的一種LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為圖1所不實施例提供的LED芯片的俯視圖；
[0019]圖3為圖1所示實施例提供的LED芯片的工藝過程中的芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為圖1所示實施例提供的LED芯片的工藝過程中的芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為圖1所示實施例提供的LED芯片的工藝過程中的芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6為圖1所示實施例提供的LED芯片的工藝過程中的芯片結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0023]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0024]圖1為本實用新型實施例所提供的一種LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1所示實施例提供的LED芯片的俯視圖。如圖1和圖2所示，本實施例的LED芯片100可以包括:襯底1001、外延層、透明電極層3001，鈍化層4001、N型電極5002和P型電極5001 ；外延層、透明電極層3001和鈍化層4001依次形成于襯底1001上，該外延層包括N型半導體層2001、量子阱發(fā)光層2002和P型半導體層2003 ;鈍化層4001、透明電極層3001和外延層上設(shè)置有多個貫穿于鈍化層4001、透明電極層3001、量子阱發(fā)光層2002和P型半導體層2003的第一通孔5002a，以及貫穿于鈍化層4001的第二通孔5001a ;多個第一通孔5002a中填充有金屬電極并通過鈍化層4001上的金屬層連接以形成多個點接觸式的N型電極5002，該第二通孔5001a中填充有金屬電極，用于形成P型電極5001，該P型電極5001圍繞于多個N型電極5002的接觸點。
[0025]本實施例提供的LED芯片的制備工藝通常包括如下步驟:
[0026]步驟1，在半導體晶片的襯底1001上通過外延設(shè)備，例如，有機金屬化學氣相沉積(Metalorganic Chemical Vapor Deposit1n,簡稱為:M0CVD)設(shè)備沉積外延層，該外延層的材料例如可以為氮化鎵基(GaN)化合物，一般包括N型GaN層2001、量子阱發(fā)光層2002、P型GaN層2003 ;本實施例制備的是LED芯片，因此襯底1001通常采用發(fā)光效果較好的藍寶石。如圖3所示，為圖1所示實施例提供的LED芯片的工藝過程中的芯片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]步驟2，在上述半導體晶片的基礎(chǔ)上通過離子鍍膜方式在外延層上蒸鍍2300A的透明電極層3001，該透明電極層3001例如可以為氧化銦錫(ITO)薄膜，如圖4所示，為圖1所示實施例提供的LED芯片的工藝過程中的芯片結(jié)構(gòu)示意圖；進而再通過光刻，實現(xiàn)ITO薄膜的圖形化刻蝕，GaN的圖形化干法刻蝕，以形成多個第一通孔5002a，該第一通孔5002a貫穿于透明電極層3001、量子阱發(fā)光層2002和P型半導體層2003，該第一通孔5002a的刻蝕深度通常為1.2um。如圖5所示，為圖1所示實施例提供的LED芯片的工藝過程中的芯片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]步驟3，在上述半導體晶片的基礎(chǔ)上，通過等離子增強化學氣相沉淀法沉積2300A的氧化硅并通過光罩在芯片表面形成絕緣的鈍化層4001，該鈍化層4001在步驟2所形成的第一通孔5002a的相同的位置形成通孔，使得該第一通孔5002a同樣貫穿于該鈍化層4001，并且，該鈍化層4001上具有僅貫穿鈍化層4001的第二通孔5001a，該第二通孔5001a圍繞在多個第一通孔5002a的周圍，本實施的方案對第一通孔5002a的設(shè)計要求為其直徑通常小于10um，使得在該多個第一通孔5002a中填充金屬電極以形成多個N型電極5002時，該多個N型電極5002與N型GaN的接觸面積均小于lOOum2，用于提高有源區(qū)的發(fā)光面積。如圖6所示，為圖1所示實施例提供的LED芯片的工藝過程中的芯片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]步驟4,在上述半導體晶片的基礎(chǔ)上，層通過電子束(Electron Beam,簡稱為:E-Beam)蒸鍍的方式，填充多個第一通孔5002a和第二通孔5001a，以形成N型電極5002和P型電極5001，并且與多個第一通孔5002a對應(yīng)，N型電極為多個，均勻分布在LED芯片中，由鈍化層4001上金屬層將該多個N型電極5002連接為一個整體，并且，該多個點接觸式的N型電極5002與P型電極5001被該鈍化層4001所隔離開。如圖1所示，也為本實用新型實施例提供的LED芯片的工藝過程中的芯片結(jié)構(gòu)示意圖。在具體實現(xiàn)中，多個第一通孔5002a和第二通孔5001a中填充的金屬電極可以為相同的材料，也可以為不同的材料，例如，填充的金屬電極的材料可以為金屬與金屬材料的組合，也可以為金屬與非金屬氧化物材料的組合，還可以為金屬與半導體材料的組合；并且多個第一通孔5002a和第二通孔5001a中填充的金屬電極的厚度通常可以在I?2000um之間。
[0030]步驟5，對制備完成的半導體晶片進行背面減薄，切割和裂片，以形成本實用新型實施例所提供的LED芯片。
[0031]現(xiàn)有技術(shù)中LED芯片的電極設(shè)計方案一直在不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，但基本上都是在提升亮度與降低電壓方面取得平衡點，電極占整顆芯片的面積比的大小影響著芯片的電壓與亮度，因此很難找到一個很好的設(shè)計點在獲得高光效的同時保證低電壓。具體地，為了解決電流在電極附近擁堵的問題，通常采用刻蝕有源區(qū)以制作N型電極，P型電極與N型電極通常采用對稱指形，樹形或者蝴蝶形等結(jié)構(gòu)，然而，無論哪種芯片的電極結(jié)構(gòu)設(shè)計，都是依賴于通過增加電極面積來使電流得以均勻的擴散以獲取優(yōu)良的電壓特性，但取得優(yōu)良電壓特性的同時必然會帶來器件光學性能的下降。
[0032]在本實用新型的實施例中，為了解決上述無法在高光效和低電壓實現(xiàn)平衡的問題，對LED芯片提出了全新的電極設(shè)計方案，S卩，本實用新型的電極模型通過絕緣層，即鈍化層4001的阻隔，將N型電極5002的引線由鈍化層4001上的金屬層傳導并分布于LED芯片的各個區(qū)域，增加了有源區(qū)的發(fā)光面積，以提高LED芯片的發(fā)光效率，與此同時，P型電極5001的引線在本實用新型中設(shè)計為圍繞在多個N型電極5002的周邊，通過這種設(shè)計方案將電流由擁堵的N型區(qū)域引向芯片的各個區(qū)域，同時又不刻蝕掉路徑上的有源區(qū)，在增加有源區(qū)面積的同時，減少刻蝕造成的光損失，從而得以提高發(fā)光效率，實現(xiàn)了在電流均勻擴展的同時增加了芯片的光通量。
[0033]本實施提供的LED芯片，通過在LED芯片上形成多個點接觸式的N型電極，該多個N型電極由鈍化層上的金屬層連接為一個整體，并傳導分布于LED芯片的各個區(qū)域，獲取N型電極均勻分布的LED芯片，可以有效的增加了有源區(qū)的發(fā)光面積，以提高LED芯片的發(fā)光效率，進一步地，P型電極圍繞于該多個N型電極的接觸點，實現(xiàn)了在將電流由擁堵的N型區(qū)域引向芯片的各個區(qū)域的同時，不需要刻蝕掉路徑上的有源區(qū)，獲得了一種可以在提高發(fā)光效率與降低電壓之間實現(xiàn)平衡的LED芯片的電極設(shè)計方案，以實現(xiàn)提高LED芯片發(fā)光效率的同時，保持較低的工作電壓。
[0034]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種LED芯片，其特征在于，包括:襯底、外延層、透明電極層、鈍化層、N型電極和P型電極； 所述外延層、所述透明電極層和所述鈍化層依次形成于所述襯底上，所述外延層包括N型半導體層、量子阱發(fā)光層和P型半導體層；所述鈍化層、所述透明電極層和所述外延層上設(shè)置有多個貫穿于所述鈍化層、所述透明電極層、所述量子阱發(fā)光層和所述P型半導體層的第一通孔，以及貫穿于所述鈍化層的第二通孔； 多個所述第一通孔中填充有金屬電極并通過所述鈍化層上的金屬層連接以形成多個點接觸式的N型電極，所述第二通孔中填充有金屬電極，用于形成所述P型電極，所述P型電極圍繞于多個所述N型電極的接觸點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片，其特征在于，多個所述N型電極由所述鈍化層上的金屬層連接多個所述第一通孔中填充的金屬電極形成，用于在所述LED芯片中形成均勻分布的所述N型電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片，其特征在于，多個所述第一通孔的直徑均小于lOum，使得多個所述點接觸式的N型電極分別與所述N型半導體的接觸面積均小于lOOum2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片，其特征在于，多個所述點接觸式的N型電極與所述P型電極通過所述鈍化層隔離開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片，其特征在于，多個所述第一通孔和所述第二通孔中填充的金屬電極為相同的材料；或者，多個所述第一通孔和第二通孔中填充的金屬電極為不同的材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED芯片，其特征在于，多個所述第一通孔和第二通孔中填充的金屬電極為金屬與金屬材料的組合，或者，為金屬與非金屬氧化物材料的組合，或者，為金屬與半導體材料的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED芯片，其特征在于，多個所述第一通孔和第二通孔中填充的金屬電極的厚度在I?2000um之間。
【文檔編號】H01L33/38GK204144307SQ201420568249
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】徐琦, 鄭遠志, 陳向東, 康建, 梁旭東 申請人:圓融光電科技有限公司