專利名稱：具有粘附性電流阻擋層的led芯片及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種LED芯片及其制作方法，特別是涉及一種高效反光P電極高粘附性電流阻擋層的LED芯片及其制作方法。
背景技術：
LED芯片的設計及制造中，在LED芯片中的P_pad正下面直接加入電流阻擋層(CBL, current blocking layer)可以將原本由P_pad流入P-GaN層的電流截斷,使電流全部先流入透明導電層(TCL, Transparent contact layer),然后再通過透明導電層流入該透明導電層正下方的P-GaN層；當不加電流阻擋層時，電流一部分先由P-pad流入透明導電層再流入透明導電層正下方的P-GaN層，一部分直接流入P-pad正下方的P-GaN層和量子阱發(fā)光，P-pad正下方的量子阱發(fā)出的光基本上會被P-pad擋住，這部分光會被反射或者被 吸收，而被反射的部分在芯片內(nèi)部經(jīng)過多次反射后也有相當大的一部分會被吸收，最后能射出芯片的少之又少，不加電流阻擋層導致有效發(fā)光區(qū)的電流密度減少，從而降低了芯片的亮度，而加入電流阻擋層后，直接流入P-pad正下方的P-GaN層的電流被截斷，電流全部直接通過透明導電層擴散至有效發(fā)光區(qū)，從而提高了有效發(fā)光區(qū)的電流密度，提高了電流的利用率，進而提聞了芯片的売度。目前，在LED芯片中添加電流阻擋層的實現(xiàn)方式主要有兩種一種直接在P-pad和P-GaN層之間加入高絕緣性的材料將原本由P_pad流入P-GaN層的電流截斷，在藍光LED芯片中常用SiO2作為電流阻擋層的材料，此時在電流阻擋層上直接蒸鍍Cr/Au電極或者蒸鍍高反光電極,導致如下問題一、直接蒸鍍Cr/Au電極因為Cr對藍光的反射率很低，致使芯片內(nèi)部反射至P-pad下的光或被吸收或被反射，而被反射的光在芯片內(nèi)部經(jīng)過多次反射之后，相當大的部分被吸收了，能射出LED芯片的很少，從而降低了出光效率；二、目前比較常用的高反光電極一般是Al或者Ag或者相關合金，使用高反光電極時，電流阻擋層與高反光電極之間的粘附性弱，易于脫落。因此，一般只在P-pad和P-GaN層之間的一部分區(qū)域加入電流阻擋層，另外不加入電流阻擋層的區(qū)域使高反光電極與GaN直接接觸來增強粘附性，這樣部分區(qū)域型的電流阻擋層相較全部區(qū)域的電流阻擋層提升芯片亮度的效果就很不明顯了，且高反光電極與芯片之間的粘附性仍然很差，致使無法量產(chǎn)。另外一種在LED芯片中添加電流阻擋層的實現(xiàn)方式是先將P-pad下面的量子阱蝕刻掉使Ρ-pad下方不能發(fā)光，將高絕緣性的材料作為電流阻擋層鋪在蝕刻出來的側壁和底部起到絕緣作用，然后在電流阻擋層上鍍上P電極，通過P電極邊緣下壓透明導電層的辦法使電流全部先流入透明導電層，然后再通過透明導電層流入透明導電層正下方的P-GaN層。在藍光LED芯片中常用SiOJt為電流阻擋層的材料，此時在電流阻擋層上直接蒸鍍Cr/Au電極或者蒸鍍高反光電極，仍會導致如下問題一、直接蒸鍍Cr/Au電極因為Cr對藍光的反射率很低，致使芯片內(nèi)部反射至P電極下的光或被吸收或被反射，而被反射的光在芯片內(nèi)部經(jīng)過多次反射之后，相當大的部分被吸收了，能射出LED芯片的很少，從而降低了出光效率；二、當使用高反光電極時，為了使高反光電極與蝕刻出來的側壁和底部之間絕緣，電流阻擋層必須鋪滿整個蝕刻出來的側壁和底部，但是電流阻擋層與高反光電極之間的粘附性不強，易于脫落，致使無法量產(chǎn)。因此，如何提出一種具有粘附性電流阻擋層的LED芯片的制作方法，以消除上述粘附性差、P電極吸光、電流利用率低的問題，實已成為本領域從業(yè)者欲以解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種可以制作該高效反光P電極高粘附性電流阻擋結構的LED芯片，以解決現(xiàn)有技術中電流阻擋層與高反光電極之間的粘附性弱，易脫落、以及LED芯片的P電極吸光、電流利用率低等問題。為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種具有粘附性電流阻擋層的LED芯片及其制作方法，其中，所述具有粘附性電流阻擋層的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括以下步驟1)提供一藍寶石襯底，并于所述藍寶石襯底的上表 面形成一發(fā)光外延層；2)于所述發(fā)光外延層上分別定義出P-pad區(qū)及N區(qū)，交替使用刻蝕氣體和鈍化氣體在所述P-pad區(qū)蝕刻出具有波浪紋側壁及平整底面的凹槽；3)于所述凹槽的表面蒸鍍一層Al2O3材料，使其形成順應該凹槽形狀的電流阻擋層，以使所述電流阻擋層形成為具有波浪紋側壁及平整底面的第一層凹陷結構；4)于所述電流阻擋層的表面蒸鍍一層順應該第一層凹陷結構的漫反射型反射層，以使所述漫反射型反射層形成為具有波浪紋側壁及平整底面的第二層凹陷結構；5)于所述發(fā)光外延層及漫反射型反射層上形成一透明導電層，并蝕刻所述透明導電層，以使所述第二層凹陷結構以及N區(qū)外露出所述透明導電層；以及6)于所述第二層凹陷結構上制作出P-pad，以及于所述N區(qū)上制作出N-pad。本發(fā)明的制作方法中，所述發(fā)光外延層為P-GaN層。所述漫反射型反射層為單層漫反射型反射層結構或多層復合式漫反射型反射層結構。所述漫反射型反射層為單質(zhì)金屬反射層或合金反射層。本發(fā)明制作方法的步驟6)中，所述P-pad的底部接置于所述第二層凹陷結構的平整底面上并與所述波浪紋側壁相咬合。本發(fā)明還提供一種具有粘附性電流阻擋層的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片至少包括藍寶石襯底；發(fā)光外延層，形成于所述藍寶石襯底的上表面，具有P-pad區(qū)及N區(qū)，且所述P-pad區(qū)具有一凹槽，且所述凹槽具有波浪紋側壁及平整底面，所述N區(qū)設置有N-pad ;電流阻擋層，形成于所述凹槽上，為一順應所述凹槽形狀的第一層凹陷結構，且所述第一層凹陷結構具有波浪紋側壁及平整底面，所述電流阻擋層為Al2O3材料；漫反射型反射層，形成于所述電流阻擋層上，為一順應所述第一層凹陷結構的第二層凹陷結構，且所述第二層凹陷結構具有波浪紋側壁及平整底面，所述第二層凹陷結構上設置有P-pad;以及透明導電層，形成于所述發(fā)光外延層及漫反射型反射層上，并外露出所述Ρ-pad及N區(qū)。在本發(fā)明的LED芯片中，所述發(fā)光外延層為P-GaN層。所述漫反射型反射層為單層漫反射型反射層結構或多層復合式漫反射型反射層結構。所述漫反射型反射層為單質(zhì)金屬反射層或合金反射層。所述P-pad的底部接置于所述第二層凹陷結構的平整底面上并與所述波浪紋側壁相咬合。如上所述，本發(fā)明的LED芯片及其制作方法，具有以下有益技術效果
—、米用Al2O3作為粘合劑，由于所述的Al2O3與金屬反射鏡(Al或者Ag或相關合金)之間粘附力很強，能夠保證較高溫(80攝氏度以上)蒸鍍的高反光電極不會脫落，進而克服了現(xiàn)有技術中采用SiO2作為電流阻擋層導致高反光電極易于脫落的缺點，且Al2O3能鋪滿整個P電極和P-GaN層之間的區(qū)域，避免了使用高反光電極時，為了增加粘附性只能在部分區(qū)域鋪設SiO2的缺點。二、所述Al2O3的絕緣性良好，完全能做為電流阻擋層，起到截斷P電極與P-GaN層之間電流的作用，提高了電流利用率。三、高反光電極對藍光具有很高反射率(> 90% )的特性有效地減少了 Cr/Au電極對藍光的吸收，同時因為金屬反射鏡是漫反射型反射鏡，能將射向金屬反射鏡的光向四面八方的各個方向反射至有效發(fā)光區(qū)，從而較大提高了芯片的出光效率。四、P電極下面的波浪紋側壁能將射向側壁被高反光電極反射的光向四面八方各個方向漫反射，克服了平滑的側壁配合高反光電極時形成直向型反射鏡使相當大部分的反射光因為沿著量子阱所處平面的方向反射而大量被吸收的缺點。五、波浪紋的側壁使鋪設在側壁的電流阻擋層也呈現(xiàn)波浪紋，而波浪紋的電流阻擋層因為較高的粗糙度較平面型的電流阻擋層對高反光電極具有更高的粘附性，從而在一定程度上克服了高反光電極粘附性弱地缺點。


圖I至圖6顯示為本發(fā)明的制作方法中依據(jù)各步驟呈現(xiàn)的LED芯片截面結構示意圖。
具體實施例方式以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術上的實質(zhì)意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發(fā)明所揭示的技術內(nèi)容得以涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上表面”、“下表面”、“左”、“右”、“中間”、“二”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術內(nèi)容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。請參閱圖I至圖6，顯示為本發(fā)明的中依據(jù)各步驟呈現(xiàn)的LED芯片截面結構示意圖。如圖所示，本發(fā)明提供一種具有粘附性電流阻擋層的LED芯片的制作方法，所述制作方法至少包括以下步驟如圖I所示，首先執(zhí)行步驟1，提供一藍寶石襯底11，并于所述藍寶石襯底11的上表面形成一發(fā)光外延層12，于本實施例中，所述發(fā)光外延層12為P-GaN層。接著執(zhí)行步驟2。如圖2所示,在步驟2中，于所述發(fā)光外延層12上分別定義出P-pad區(qū)(圖示中箭頭P所示之區(qū)域)及N區(qū)(圖示中箭頭N所示之區(qū)域)，在所述P-pad區(qū)上蝕刻出一個具有平整底面1211及波浪紋側壁1212的凹槽121，于本實施例中，是通過交替使用刻蝕氣體和鈍化氣體在所述P-pad區(qū)上蝕刻所述凹槽121的，所述凹槽121的波浪紋側壁1211能將射向側壁被高反光電極反射的光向四面八方各個方向漫反射，進而克服了現(xiàn)有技術中平滑的側壁配合高反光電極時，形成直向型反射鏡使相當大部分的反射光因為沿著量子阱所處平面的方向反射而大量被吸收的缺點。接著執(zhí)行步驟3。如圖3所示，在步驟3中，于所述凹槽121的表面蒸鍍一層Al2O3材料，使其形成順應該凹槽121形狀的電流阻擋層13 (CBL, current blocking layer),以使所述電流阻擋層13形成為具有平整底面1311及波浪紋側壁1312的第一層凹陷結構131，于本實施例中，采用Al2O3作為粘合劑，由于所述的Al2O3與后述的漫反射型反射層(亦稱反射鏡)之間粘附力很強，能夠保證較高溫(80攝氏度以上)蒸鍍的高反光電極不會脫落，進而克服了現(xiàn)有技術中采用SiO2作為電流阻擋層13導致高反光電極易于脫落的缺點，且Al2O3能鋪滿整個P-padl6和發(fā)光外延層12之間的區(qū)域，避免了使用為高反光電極的P-padl6時，為了增加粘附性，只能在部分區(qū)域鋪設SiO2的缺點；再者，由于所述Al2O3的絕緣性良好，完全能作為電流阻擋層，起到截斷P-padl6與發(fā)光外延層12之間電流的作用，提高了電流利用率。接著執(zhí)行步驟4。 如圖4所示，在步驟4中，于所述電流阻擋層13的表面蒸鍍一順應該第一層凹陷結構131的漫反射型反射層14，以使所述漫反射型反射層14形成為具有平整底面1411及波浪紋側壁1412的第二層凹陷結構141 ;于本實施例中，所述漫反射型反射層14可以為單層結構的單質(zhì)金屬反射層，在其他的實施方式中，所述漫反射型反射層14也可以為多層復合式漫反射型反射層結構的合金反射層。由于高反光電極對藍光具有很高反射率(>90% )的特性有效地減少了 Cr/Au電極對藍光的吸收，因而本發(fā)明中的LED芯片I采用的漫反射型反射層14(反射鏡)是漫反射型反射鏡，所以可以將射向漫反射型反射層14的光向四面八方的各個方向反射至有效發(fā)光區(qū)，進而較大提高了芯片的出光效率。接著執(zhí)行步驟5。如圖5所示，在步驟5中，于所述發(fā)光外延層12及漫反射型反射層14上形成一透明導電層(TCL,Transparent contact layer) 15,并蝕刻所述透明導電層15,以使所述第二層凹陷結構141以及N區(qū)外露出所述透明導電層15，以便于后續(xù)的制程中在所述第二層凹陷結構141上形成P_padl6，在所述N區(qū)上制作出N_padl7。接著執(zhí)行步驟6。如圖6所示，在步驟6中，于所述第二層凹陷結構141上制作出P_padl6，以及于所述N區(qū)上制作出N-padl7。于本實施例中，所述P-padl6的底部接置于所述第二層凹陷結構141的平整底面1411上并與所述波浪紋側壁1412相咬合，如此便可將所述P_padl6牢固地設置于所述P-pad區(qū)，進而解決了現(xiàn)有技術中電極容易脫落的問題。本發(fā)明還提供一種具有粘附性電流阻擋層的LED芯片，所述LED芯片I至少包括藍寶石襯底11，發(fā)光外延層12,電流阻擋層13(CBL, current blocking layer),漫反射型反射層 14,以及透明導電層 15 (TCL, Transparent contact layer)。為便于理解，敬請再參閱圖I至圖6，如圖所示，所述發(fā)光外延層12形成于所述藍寶石襯底11的上表面，具有p-pad區(qū)(圖示中箭頭P所示之區(qū)域)及N區(qū)(圖示中箭頭N所示之區(qū)域)，且所述P-pad區(qū)具有一凹槽121，且所述凹槽121具有平整底面1211及波浪紋側壁1212，所述N區(qū)設置有N-padl7。于本實施例中，所述發(fā)光外延層12為P-GaN層。所述凹槽121是通過交替使用刻蝕氣體和鈍化氣體在所述P-pad區(qū)上蝕刻形成的，所述凹槽121的波浪紋側壁1212能將射向側壁被高反光電極反射的光向四面八方各個方向漫反射，進而克服了現(xiàn)有技術中平滑的側壁配合高反光電極時，形成直向型反射鏡使相當大部分的反射光因為沿著量子阱所處平面的方向反射而大量被吸收的缺點。所述電流阻擋層13形成于所述凹槽121上，為一個順應所述凹槽121形狀的第一層凹陷結構131，且所述第一層凹陷結構131具有平整底面1311及波浪紋側壁1312，所述電流阻擋層13為Al2O3材料，于本實施例中，采用Al2O3作為粘合劑，由于所述的Al2O3與后述的漫反射型反射層14 (亦稱反射鏡)之間粘附力很強，能夠保證較高溫(80攝氏度以上)蒸鍍的高反光電極不會脫落，進而克服了現(xiàn)有技術中采用SiO2作為電流阻擋層13導致高反光電極易于脫落的缺點，且Al2O3能鋪滿整個P-padl6和發(fā)光外延層12之間的區(qū)域，避免了使用高反光電極時，為了增加粘附性只能在部分區(qū)域鋪設SiO2的缺點；再者，由于所述Al2O3的絕緣性良好，完全能做為電流阻擋層13，起到截斷P-padl6與發(fā)光外延層12之間電流的作用，提高了電流利用率。
所述漫反射型反射層14形成于所述電流阻擋層13上，為一個順應所述第一層凹陷結構131的第二層凹陷結構141，且所述第二層凹陷結構141具有平整底面1411及波浪紋側壁1412，所述第二層凹陷結構141上設置有P-padl6，且所述P-padl6的底部接置于所述第二層凹陷結構141的平整底面1411上并與所述波浪紋側壁1412相咬合。如此便可將所述P-padl6牢固地設置于所述P-pad區(qū)，進而解決了現(xiàn)有技術中電極容易脫落的問題。于本實施例中，所述漫反射型反射層14可以為單層結構的單質(zhì)金屬反射層，在其他的實施方式中，所述漫反射型反射層14也可以為多層復合式漫反射型反射層結構的合金反射層。由于高反光電極對藍光具有很高反射率(> 90% )的特性有效地減少了 Cr/Au電極對藍光的吸收，因而本發(fā)明中的LED芯片I采用的漫反射型反射層14(反射鏡)是漫反射型反射鏡，所以可以將射向漫反射型反射層14的光向四面八方的各個方向反射至有效發(fā)光區(qū)，進而較大提高了芯片的出光效率。所述透明導電層15形成于所述發(fā)光外延層12及漫反射型反射層14上,并外露出所述P_padl6及N區(qū)。本發(fā)明的具有粘附性電流阻擋層的LED芯片及其制作方法，采用了 Al2O3作為粘合齊U，能夠保證較高溫(80攝氏度以上)蒸鍍的高反光電極不會脫落，而且所述Al2O3的絕緣性良好，完全能做為電流阻擋層，起到截斷P電極與P-GaN層之間電流的作用，提高了電流利用率，再者，因為金屬反射鏡是漫反射型反射鏡，能將射向金屬反射鏡的光向四面八方的各個方向反射至有效發(fā)光區(qū)，從而較大提高了芯片的出光效率，另外，波浪紋的電流阻擋層因為較高的粗糙度較平面型的電流阻擋層對高反光電極具有更高的粘附性，從而在一定程度上克服了高反光電極粘附性弱地缺點。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種具有粘附性電流阻擋層的LED芯片的制作方法，其特征在于，所述制作方法至少包括以下步驟 1)提供一藍寶石襯底，并于所述藍寶石襯底的上表面形成一發(fā)光外延層； 2)于所述發(fā)光外延層上分別定義出P-pad區(qū)及N區(qū)，交替使用刻蝕氣體和鈍化氣體在所述P-pad區(qū)蝕刻出具有波浪紋側壁及平整底面的凹槽； 3)于所述凹槽的表面蒸鍍一層Al2O3材料，使其形成順應該凹槽形狀的電流阻擋層，以使所述電流阻擋層形成為具有波浪紋側壁及平整底面的第一層凹陷結構； 4)于所述電流阻擋層的表面蒸鍍一層順應該第一層凹陷結構的漫反射型反射層，以使所述漫反射型反射層形成為具有波浪紋側壁及平整底面的第二層凹陷結構； 5)于所述發(fā)光外延層及漫反射型反射層上形成一透明導電層，并蝕刻所述透明導電層，以使所述第二層凹陷結構以及N區(qū)外露出所述透明導電層；以及 6)于所述第二層凹陷結構上制作出P-pad，以及于所述N區(qū)上制作出N-pad。
2.根據(jù)權利要求I所述的具有粘附性電流阻擋層的LED芯片的制作方法，其特征在于所述漫反射型反射層為單層的漫反射型反射層結構或者多層的復合式漫反射型反射層結構。
3.根據(jù)權利要求I所述的具有粘附性電流阻擋層的LED芯片的制作方法，其特征在于所述漫反射型反射層為單質(zhì)金屬反射層或合金反射層。
4.根據(jù)權利要求I所述的具有粘附性電流阻擋層的LED芯片的制作方法，其特征在于于所述步驟6)中，所述P-pad的底部接置于所述第二層凹陷結構的平整底面上并與所述波浪紋側壁相咬合。
5.一種具有粘附性電流阻擋層的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片至少包括 藍寶石襯底； 發(fā)光外延層，形成于所述藍寶石襯底的上表面，具有P-pad區(qū)及N區(qū)，且所述P-pad區(qū)具有一凹槽，且所述凹槽具有波浪紋側壁及平整底面，所述N區(qū)設置有N-pad ； 電流阻擋層，形成于所述凹槽上，為一順應所述凹槽形狀的第一層凹陷結構，且所述第一層凹陷結構具有波浪紋側壁及平整底面，所述電流阻擋層為Al2O3材料； 漫反射型反射層，形成于所述電流阻擋層上，為一順應所述第一層凹陷結構的第二層凹陷結構，且所述第二層凹陷結構具有波浪紋側壁及平整底面，所述第二層凹陷結構上設置有P-pad ；以及 透明導電層，形成于所述發(fā)光外延層及漫反射型反射層上，并外露出所述Ρ-pad及N區(qū)。
6.根據(jù)權利要求5所述的具有粘附性電流阻擋層的LED芯片，其特征在于所述漫反射型反射層為單層的漫反射型反射層結構或多層的復合式漫反射型反射層結構。
7.根據(jù)權利要求5所述的具有粘附性電流阻擋層的LED芯片，其特征在于所述漫反射型反射層為單質(zhì)金屬反射層或合金反射層。
8.根據(jù)權利要求5所述的具有粘附性電流阻擋層的LED芯片，其特征在于所述P-pad的底部接置于所述第二層凹陷結構的平整底面上并與所述波浪紋側壁相咬合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有粘附性電流阻擋層的LED芯片及其制作方法，所述LED芯片包括藍寶石襯底；形成于藍寶石襯底的上表面的發(fā)光外延層，該發(fā)光外延層的P-pad區(qū)上具有凹槽，且凹槽具有波浪紋側壁及平整底面，該發(fā)光外延層的N區(qū)設置有N-pad；順應該凹槽形狀的且為Al2O3材料的電流阻擋層；順應該電流阻擋層結構的漫反射型反射層，該漫反射型反射層上設置有P-pad；以及形成于該發(fā)光外延層及漫反射型反射層上的透明導電層。本發(fā)明還提供一種可以制作該高效反光P電極高粘附性電流阻擋結構的LED芯片的制作方法，以解決現(xiàn)有技術中電流阻擋層與高反光電極之間的粘附性弱，易脫落、以及LED芯片的P電極吸光、電流利用率低等問題。
文檔編號H01L33/14GK102903801SQ201110212710
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權日2011年7月28日
發(fā)明者林宇杰 申請人:上海博恩世通光電股份有限公司