CN106784218A - 一种led芯片及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LED芯片及其制作方法，属于半导体技术领域。所述LED芯片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层、电流阻挡层、透明导电层，p型氮化物半导体层上设有延伸至n型氮化物半导体层的凹槽，n型氮化物半导体层、凹槽的侧壁、透明导电层上设有钝化层，透明导电层上的钝化层上设有延伸至p型氮化物半导体层的第一通孔，p型电极设置在第一通孔内，n型氮化物半导体层上的钝化层上设有延伸至n型氮化物半导体层的第二通孔，n型电极设置在第二通孔内，电流阻挡层上设有若干延伸至p型氮化物半导体层的第三通孔。本发明电流阻挡层下方发出的光线可以通过第三通孔射出，提高出光和亮度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种LED芯片及其制作方法。
背景技术
发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)以能耗小、无污染、高亮度、长寿命等优势，成为人们关注的焦点，应用于照明、背光、屏幕显示、汽车、医疗等领域。
白光LED通常由GaN基LED芯片激发荧光粉得到，其中GaN基LED芯片主要采用以下步骤实现：在蓝宝石衬底上依次生长n型氮化物半导体层、有源层、p型氮化物半导体层；利用光刻技术在p型氮化物半导体层上形成延伸至n型氮化物半导体层的凹槽；利用光刻技术在p型氮化物半导体层上形成电流阻挡层；利用光刻技术在电流阻挡层和p型氮化物半导体层上形成透明导电层；利用光刻技术在p型氮化物半导体层上形成p型电极、在n型氮化物半导体层上形成n型电极；利用光刻技术在n型氮化物半导体层、透明导电层、以及凹槽侧壁上形成钝化层。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
电流阻挡层通常设置在p型氮化物半导体层上对应p型电极的区域，避免电流直接从p型电极对应区域的透明导电层纵向注入p型氮化物半导体层，驱使电流横向扩展，扩大发光区域，提升LED芯片的亮度和发光效率。同时电流阻挡层下方发出的光线会被电流阻挡层吸收，影响LED芯片亮度和发光效率。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种LED芯片及其制作方法。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种LED芯片，所述LED芯片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层、电流阻挡层、透明导电层，所述p型氮化物半导体层上设有延伸至所述n型氮化物半导体层的凹槽，所述n型氮化物半导体层、所述凹槽的侧壁、所述透明导电层上设有钝化层，所述透明导电层上的钝化层上设有延伸至所述p型氮化物半导体层的第一通孔，p型电极设置在所述第一通孔内，所述n型氮化物半导体层上的钝化层上设有延伸至所述n型氮化物半导体层的第二通孔，n型电极设置在所述第二通孔内，所述电流阻挡层上设有若干延伸至所述p型氮化物半导体层的第三通孔。
可选地，所述第三通孔为柱体。
优选地，所述柱体的横截面为圆形、三角形、方形、六边形中的任一种。
更优选地，所述柱体的横截面上两点之间的最长距离为1～5μm。
可选地，所述电流阻挡层采用以下材料中的一种或多种形成：二氧化硅、二氧化钛、氮化硅。
另一方面，本发明实施例提供了一种LED芯片的制作方法，所述制作方法包括：
在衬底上依次外延生长n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层；
在所述p型氮化物半导体层上开设延伸至所述n型氮化物半导体层上的凹槽；
在所述p型氮化物半导体层上形成电流阻挡层，所述电流阻挡层内设有延伸至所述p型氮化镓半导体层的通孔；
在所述电流阻挡层和所述p型氮化物半导体层上形成透明导电层，所述透明导电层内设有与所述p型氮化镓半导体层内的通孔连通的通孔；
在所述n型氮化物半导体层、所述凹槽的侧壁、所述透明导电层上形成钝化层，所述透明导电层上的钝化层内设有与所述透明导电层内的通孔连通的通孔，所述透明导电层上的钝化层内的通孔、所述透明导电层内的通孔、所述电流阻挡层内的通孔组成第一通孔，所述n型氮化物半导体层上的钝化层上设有延伸至所述n型氮化物半导体层的第二通孔；
在所述第一通孔内设置p型电极，在所述第二通孔内设置n型电极；
所述电流阻挡层上还设有若干延伸至所述p型氮化物半导体层的第三通孔。
可选地，所述第三通孔为柱体。
优选地，所述柱体的横截面为圆形、三角形、方形、六边形中的任一种。
更优选地，所述柱体的横截面上两点之间的最长距离为1～5μm。
可选地，所述电流阻挡层采用以下材料中的一种或多种形成：二氧化硅、二氧化钛、氮化硅。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过设置电流阻挡层避免电流直接从p型电极对应区域的透明导电层纵向注入p型氮化物半导体层，驱使电流横向扩展，扩大发光区域，同时电流阻挡层上设有若干延伸至p型氮化物半导体层的第三通孔，电流阻挡层下方发出的光线可以通过第三通孔射出，提高了LED芯片的出光效率，增加了LED芯片的发光亮度。而且制作方法简单，不需要额外增加制作步骤，实现成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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是本发明实施例一提供的一种LED芯片的结构示意图；
图2是图1中A-A处的剖面图；
图3是本发明实施例二提供的一种LED芯片的制作方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供了一种LED芯片，参见图1和图2，该LED包括衬底1、以及依次层叠在衬底1上的n型氮化物半导体层2、发光层3、p型氮化物半导体层4、电流阻挡层5、透明导电层6，p型氮化物半导体层4上设有延伸至n型氮化物半导体层2的凹槽，n型氮化物半导体层2、凹槽的侧壁、透明导电层6上设有钝化层7，透明导电层6上的钝化层7上设有延伸至p型氮化物半导体层4的第一通孔，p型电极8设置在第一通孔内，n型氮化物半导体层2上的钝化层7上设有延伸至n型氮化物半导体层2的第二通孔，n型电极9设置在第二通孔内。
在本实施例中，如图2所示，电流阻挡层5上设有若干延伸至p型氮化物半导体层4的第三通孔50。
可选地，第三通孔可以为柱体。
优选地，柱体的横截面可以为圆形、三角形、方形、六边形中的任一种。
更优选地，柱体的横截面上两点之间的最长距离可以为1～5μm。
可选地，电流阻挡层可以采用以下材料中的一种或多种形成：二氧化硅、二氧化钛、氮化硅。
具体地，衬底可以为蓝宝石衬底，也可以氮化物半导体，如SiN、GaN；n型氮化物半导体层可以为n型掺杂的GaN层；发光层可以包括交替层叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层；p型氮化物半导体层可以为p型掺杂的GaN层；透明导电层可以为氧化铟锡层；钝化层可以为二氧化硅层或者氮化硅层；p型电极可以包括依次层叠的Ni层、Al层、Cr层、Ni层、Au层，n型电极可以包括依次层叠的Ni层、Al层、Cr层、Ni层、Au层。
本发明实施例通过设置电流阻挡层避免电流直接从p型电极对应区域的透明导电层纵向注入p型氮化物半导体层，驱使电流横向扩展，扩大发光区域，同时电流阻挡层上设有若干延伸至p型氮化物半导体层的第三通孔，电流阻挡层下方发出的光线可以通过第三通孔射出，提高了LED芯片的出光效率，增加了LED芯片的发光亮度。而且制作方法简单，不需要额外增加制作步骤，实现成本低。
实施例二
本发明实施例提供了一种LED芯片的制作方法，参见图3，该制作方法包括：
步骤201：在衬底上依次外延生长n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层。
具体地，衬底可以为蓝宝石衬底，也可以氮化物半导体，如SiN、GaN；n型氮化物半导体层可以为n型掺杂的GaN层；发光层可以包括交替层叠的InGaN量子阱层和GaN量子垒层；p型氮化物半导体层可以为p型掺杂的GaN层。
步骤202：在p型氮化物半导体层上开设延伸至n型氮化物半导体层的凹槽。
步骤203：在p型氮化物半导体层上形成电流阻挡层，电流阻挡层内设有延伸至p型氮化镓半导体层的通孔和若干延伸至p型氮化物半导体层的第三通孔。
可选地，第三通孔可以为柱体。
优选地，柱体的横截面可以为圆形、三角形、方形、六边形中的任一种。
更优选地，柱体的横截面上两点之间的最长距离可以为1～5μm。
可选地，电流阻挡层可以采用以下材料中的一种或多种形成：二氧化硅、二氧化钛、氮化硅。
步骤204：在电流阻挡层和p型氮化物半导体层上形成透明导电层，透明导电层内设有与p型氮化镓半导体层内的通孔连通的通孔。
具体地，透明导电层可以为氧化铟锡层。
步骤205：在n型氮化物半导体层、凹槽的侧壁、透明导电层上形成钝化层，透明导电层上的钝化层内设有与透明导电层内的通孔连通的通孔，透明导电层上的钝化层内的通孔、透明导电层内的通孔、电流阻挡层内的通孔组成第一通孔，n型氮化物半导体层上的钝化层上设有延伸至n型氮化物半导体层的第二通孔。
具体地，钝化层可以为二氧化硅层或者氮化硅层。
步骤206：在第一通孔内设置p型电极，在第二通孔内设置n型电极。
具体地，p型电极可以包括依次层叠的Ni层、Al层、Cr层、Ni层、Au层，n型电极可以包括依次层叠的Ni层、Al层、Cr层、Ni层、Au层。
本发明实施例通过设置电流阻挡层避免电流直接从p型电极对应区域的透明导电层纵向注入p型氮化物半导体层，驱使电流横向扩展，扩大发光区域，同时电流阻挡层上设有若干延伸至p型氮化物半导体层的第三通孔，电流阻挡层下方发出的光线可以通过第三通孔射出，提高了LED芯片的出光效率，增加了LED芯片的发光亮度。而且制作方法简单，不需要额外增加制作步骤，实现成本低。
实施例三
本发明实施例提供了一种LED芯片的制作方法，是实施例二提供的制作方法的具体实现，该制作方法包括：
步骤301：采用金属有机化学气相沉积法在衬底上依次外延生长n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层，形成外延片。
步骤302：清洗外延片，采用光刻技术和干法刻蚀技术在p型氮化物半导体层上开设延伸至n型氮化物半导体层的凹槽。
步骤303：采用化学气相沉积技术在外延片上沉积二氧化硅薄膜，并在正性光刻胶的保护下湿法腐蚀形成布满第三通孔的电流阻挡层，去除正性光刻胶，第三通孔的横截面为直径2μm的圆形。
步骤304：利用高能粒子蒸发成氧化铟锡薄膜，并在正性光刻胶的保护下湿法腐蚀形成透明导电层，去除正性光刻胶。
步骤305：采用化学气相沉积技术沉积二氧化硅薄膜，并在负性光刻胶的保护下湿法腐蚀形成钝化层。
步骤306：利用高能粒子蒸发成金属膜，剥离负性光刻胶形成p型电极和n型电极。
实施例四
本发明实施例提供了一种LED芯片的制作方法，是实施例二提供的制作方法的具体实现，该制作方法包括：
步骤401：采用金属有机化学气相沉积法在衬底上依次外延生长n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层，形成外延片。
步骤402：清洗外延片，采用光刻技术和干法刻蚀技术在p型氮化物半导体层上开设延伸至n型氮化物半导体层的凹槽。
步骤403：采用化学气相沉积技术在外延片上沉积二氧化硅薄膜，并在正性光刻胶的保护下湿法腐蚀形成布满第三通孔的电流阻挡层，去除正性光刻胶，第三通孔的横截面为六边形。
步骤404：利用高能粒子蒸发成氧化铟锡薄膜，并在正性光刻胶的保护下湿法腐蚀形成透明导电层，去除正性光刻胶。
步骤405：利用高能粒子蒸发成金属膜，并在正性光刻胶的保护下湿法腐蚀形成p型电极和n型电极。
步骤406：采用化学气相沉积技术沉积氮化硅薄膜，并在正性光刻胶的保护下干法腐蚀形成钝化层。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LED芯片，所述LED芯片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层、电流阻挡层、透明导电层，所述p型氮化物半导体层上设有延伸至所述n型氮化物半导体层的凹槽，所述n型氮化物半导体层、所述凹槽的侧壁、所述透明导电层上设有钝化层，所述透明导电层上的钝化层上设有延伸至所述p型氮化物半导体层的第一通孔，p型电极设置在所述第一通孔内，所述n型氮化物半导体层上的钝化层上设有延伸至所述n型氮化物半导体层的第二通孔，n型电极设置在所述第二通孔内，其特征在于，所述电流阻挡层上设有若干延伸至所述p型氮化物半导体层的第三通孔。
2.根据权利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述第三通孔为柱体。
3.根据权利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述柱体的横截面为圆形、三角形、方形、六边形中的任一种。
4.根据权利要求3所述的LED芯片，其特征在于，所述柱体的横截面上两点之间的最长距离为1～5μm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的LED芯片，其特征在于，所述电流阻挡层采用以下材料中的一种或多种形成：二氧化硅、二氧化钛、氮化硅。
6.一种LED芯片的制作方法，所述制作方法包括：
在衬底上依次外延生长n型氮化物半导体层、发光层、p型氮化物半导体层；
在所述p型氮化物半导体层上开设延伸至所述n型氮化物半导体层上的凹槽；
在所述p型氮化物半导体层上形成电流阻挡层，所述电流阻挡层内设有延伸至所述p型氮化镓半导体层的通孔；
在所述电流阻挡层和所述p型氮化物半导体层上形成透明导电层，所述透明导电层内设有与所述p型氮化镓半导体层内的通孔连通的通孔；
在所述n型氮化物半导体层、所述凹槽的侧壁、所述透明导电层上形成钝化层，所述透明导电层上的钝化层内设有与所述透明导电层内的通孔连通的通孔，所述透明导电层上的钝化层内的通孔、所述透明导电层内的通孔、所述电流阻挡层内的通孔组成第一通孔，所述n型氮化物半导体层上的钝化层上设有延伸至所述n型氮化物半导体层的第二通孔；
在所述第一通孔内设置p型电极，在所述第二通孔内设置n型电极；
其特征在于，所述电流阻挡层上还设有若干延伸至所述p型氮化物半导体层的第三通孔。
7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述第三通孔为柱体。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述柱体的横截面为圆形、三角形、方形、六边形中的任一种。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述柱体的横截面上两点之间的最长距离为1～5μm。
10.根据权利要求6～9任一项所述的制作方法，其特征在于，所述电流阻挡层采用以下材料中的一种或多种形成：二氧化硅、二氧化钛、氮化硅。
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