Led芯片及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種LED芯片及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)是一種能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的結(jié)型電致發(fā)光半導(dǎo)體器件，氮化鎵基發(fā)光二極管作為固態(tài)光源一經(jīng)出現(xiàn)便以其高效率、長(zhǎng)壽命、節(jié)能環(huán)保、體積小等優(yōu)點(diǎn)成為國(guó)際半導(dǎo)體和照明領(lǐng)域研發(fā)與產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，并且以氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁鎵(AlGaN)和氮化銦鋁鎵(AlGalnN)為主的II1- V族氮化物材料具有連續(xù)可調(diào)的直接帶寬為0.7?6.2eV，覆蓋了從紫外光到紅外光的光譜范圍，是制造藍(lán)光、綠光和白光發(fā)光器件的理想材料。
[0003]氮化鎵基LED芯片通常采用藍(lán)寶石作為襯底，由于藍(lán)寶石襯底的導(dǎo)電性能非常差，所以難以制作垂直結(jié)構(gòu)電極的芯片，如圖1所示，通常采取的方式是制作同側(cè)電極結(jié)構(gòu)的芯片，即P電極9和N電極10位于襯底1的同一側(cè)，但現(xiàn)有同側(cè)電極結(jié)構(gòu)的LED芯片存在電流分布不均勻的缺點(diǎn)，影響LED的發(fā)光效率和其它光電性能。改善同側(cè)電極結(jié)構(gòu)的LED芯片電流分布不均勻缺陷，是提高氮化鎵LED發(fā)光性能的重要因素之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為改善現(xiàn)有LED芯片電流分布不均勻的缺陷，提供一種LED芯片及其制作方法，可增強(qiáng)LED芯片電流的橫向流動(dòng)，提高電流分布的均勻性，改善LED芯片的發(fā)光性能。
[0005]本發(fā)明提供一種LED芯片，包括:襯底；在襯底上依次形成的緩沖層、N型半導(dǎo)體層、部分覆蓋N型半導(dǎo)體層的發(fā)光層和形成在發(fā)光層上的P型半導(dǎo)體層，所述N型半導(dǎo)體層未被發(fā)光層覆蓋的區(qū)域?yàn)镹電極安裝區(qū)；所述N電極安裝區(qū)設(shè)有臺(tái)階，所述臺(tái)階包括第一臺(tái)面、高度低于第一臺(tái)面的第二臺(tái)面及第一臺(tái)面和第二臺(tái)面之間的臺(tái)階側(cè)面；P電極和N電極，所述P電極形成在P型半導(dǎo)體層之上，所述N電極形成在第二臺(tái)面上，并且與臺(tái)階側(cè)面相接觸。
[0006]本發(fā)明在N型半導(dǎo)體層的N電極安裝區(qū)制作臺(tái)階結(jié)構(gòu)，然后在臺(tái)階結(jié)構(gòu)上形成N電極，和傳統(tǒng)同側(cè)電極結(jié)構(gòu)的LED芯片相比，使N電極與N型半導(dǎo)體層側(cè)壁接觸，增強(qiáng)了電流的橫向流動(dòng)，提高了電流分布的均勻性，有效改善LED芯片的發(fā)光性能。
[0007]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說明】
[0008]圖1是現(xiàn)有技術(shù)LED芯片的結(jié)構(gòu)意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例中LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0010]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0011]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0012]如圖2所示，本發(fā)明提供一種LED芯片，包括:
襯底1 ;在襯底1上依次形成的緩沖層2、N型半導(dǎo)體層3、部分覆蓋N型半導(dǎo)體層3的發(fā)光層5和形成在發(fā)光層5上的P型半導(dǎo)體層7，所述N型半導(dǎo)體層3未被發(fā)光層5覆蓋的區(qū)域?yàn)镹電極安裝區(qū)；所述N電極安裝區(qū)設(shè)有臺(tái)階30，所述臺(tái)階30包括第一臺(tái)面31、高度低于第一臺(tái)面31的第二臺(tái)面32及第一臺(tái)面31和第二臺(tái)面32之間的臺(tái)階側(cè)面33 ；
P電極9和N電極10，所述P電極9形成在P型半導(dǎo)體層7之上，所述N電極10形成在第二臺(tái)面32上，并且與臺(tái)階側(cè)面33相接觸。
[0013]本發(fā)明在N型半導(dǎo)體層的N電極安裝區(qū)制作臺(tái)階結(jié)構(gòu)，在臺(tái)階結(jié)構(gòu)上形成N電極，和傳統(tǒng)同側(cè)電極結(jié)構(gòu)的LED芯片相比，使N電極與N型半導(dǎo)體層側(cè)壁接觸，增強(qiáng)了電流的橫向流動(dòng)，提高了電流分布的均勻性，有效改善LED芯片的發(fā)光性能。
[0014]從圖2中看出，在臺(tái)階的第二臺(tái)面32上形成N電極10，并且N電極與臺(tái)階側(cè)面33接觸，這樣N電極10僅與N型半導(dǎo)體層3的下表面和N型半導(dǎo)體層3的側(cè)壁接觸，沒有了從N型半導(dǎo)體層3的上表面到P電極之間的電流流通捷徑，電流優(yōu)先從臺(tái)階側(cè)面33流過，所以對(duì)電流具有更好的擴(kuò)展作用，增強(qiáng)了電流的橫向流動(dòng)，提高了電流分布的均勻性，有效改善LED芯片的發(fā)光性能。
[0015]根據(jù)實(shí)際需要，所述N電極10可部分或完全掩蓋臺(tái)階側(cè)面，即N電極10的高度低于或高于第一臺(tái)面31，優(yōu)選地，N電極10完全掩蓋臺(tái)階側(cè)面33，這樣電流的橫向流動(dòng)效果好，可有效提高LED芯片電流分布的均勻性。
[0016]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，N電極安裝區(qū)至少設(shè)有二個(gè)臺(tái)階30，形成在臺(tái)階30上的N電極10與每個(gè)臺(tái)階側(cè)面33相接觸。如圖3所示，在N電極安裝區(qū)設(shè)有二個(gè)臺(tái)階30，N電極10與每個(gè)臺(tái)階側(cè)面33相接觸，并且完全掩蓋每個(gè)臺(tái)階側(cè)面33。如此，同樣可增強(qiáng)電流的橫向流動(dòng)，改善LED芯片的發(fā)光性能。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例中，所述襯底1為平面襯底或圖形化襯底，優(yōu)選圖形化襯底，有益于生長(zhǎng)較好質(zhì)量的外延層，可以有效減少外延層的位錯(cuò)密度，從而減小發(fā)光層4的非輻射復(fù)合，提高內(nèi)量子效率，提高LED芯片性能。圖形化襯底具有周期性排列的凹槽，一般采用濕法蝕刻或者干法蝕刻的方法對(duì)襯底進(jìn)行圖形化，其中凹槽的寬度為2~8微米，凹槽的深度為1.5飛微米，兩凹槽之間的凸起寬度為2~10微米。襯底1的材料可為藍(lán)寶石、硅(Si)、碳化硅(SiC)或氧化鋅(ZnO)等。
[0018]圖形化襯底也可采用表面凸起是周期性排列或者非周期性排列的正方形、六邊形或圓形等結(jié)構(gòu)，當(dāng)圖形化襯底為周期性排列的正方形、六邊形或圓形等結(jié)構(gòu)時(shí)，相鄰兩凸起圖形之間的間距不超過8微米。
[0019]所述緩沖層2為GaN層，N型半導(dǎo)體層3為N型GaN層，P型半導(dǎo)體層7為P型GaN層。
[0020]所述發(fā)光層5為InGaN/GaN多量子阱層，量子阱的結(jié)構(gòu)為InxGai xN/GaN (0 < x< l);InxGai XN阱層的厚度為2~3納米，GaN壘層的厚度為8~15納米，多量子阱層的周期為1到10個(gè)周期。
[0021]所述P電極9為Ti/Au合金,也可以是N1、Au、Al、T1、Pd、Pt、Sn、Cr中任意兩種或多種金屬的合金，P電極9的厚度為20(Tl000nm。所述N電極10為Ti/Al合金，也可以是T1、Al、Au、Pt、Sn中兩種或多種金屬的合金，N電極10的厚度為20(T2000nm。
[0022]如圖4所示，在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，所述LED芯片還包括形成在P型半導(dǎo)體層7上的導(dǎo)電層8，此時(shí)，P電極9形成在導(dǎo)電層8上。導(dǎo)電層8的厚度為l~1000nm，導(dǎo)電層8一般為 IT0 層，也可是 CT0(Cd2Sn04)、ZnO:Al、Ni/Au、Ni/Pd/Au、Pt/Au 等合金中的一種。
[0023]優(yōu)選地，所述緩沖層2包括:氮化鎵成核層21和形成在氮化鎵成核層21之上的本征氮化鎵層22。其目的在于，為后續(xù)外延層的生長(zhǎng)提供良好的基礎(chǔ)，減少晶體缺陷的產(chǎn)生。
[0024]優(yōu)選地，所述LED芯片還包括形成在發(fā)光層5和P型半導(dǎo)體層7之間的電子阻擋層6，一般為AlGaN阻擋層。電子阻擋層6能夠有效的阻擋電子從有源區(qū)溢出，從而增加有源區(qū)電子的數(shù)量，提高發(fā)光層5中載流子復(fù)合效率，提升LED芯片發(fā)光效率。
[0025]本發(fā)明還提供一種LED芯片的制作方法，包括以下步驟:
51、提供襯底1，在襯底1上依次形成緩沖層2、N型半導(dǎo)體層3、發(fā)光層5、P型半導(dǎo)體層
7 ；
52、在P型半導(dǎo)體層5的部分區(qū)域進(jìn)行刻蝕形成裸露出N型半導(dǎo)體層3的N電極安裝區(qū)；
53、在N型半導(dǎo)體層3上的N電極安裝區(qū)刻蝕形成臺(tái)階30，所述臺(tái)階30包括第一臺(tái)面31、高度低于第一臺(tái)面31的第二臺(tái)面32及第一臺(tái)面31和第二臺(tái)面32之