一種發(fā)光二極管芯片及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種發(fā)光二極管芯片及其制備方法，屬于半導體技術領域。所述發(fā)光二極管芯片包括襯底、以及依次層疊在襯底上的N型GAN層、發(fā)光層、P型GAN層，P型GAN層上開設有延伸到N型GAN層的凹槽，P型GAN層上設有依次層疊的電流阻擋層和透明導電層，透明導電層內設有延伸到P型GAN層的通孔，通孔內設有P型電極，N型GAN層上設有N型電極，透明導電層和N型GaN層上層疊有鈍化層，P型電極為圓柱體，P型電極的直徑小于通孔的直徑。本發(fā)明通過增大P型電極與P型GaN層之間的接觸面積，P型電極能良好附著在P型GAN層上，有效避免P型電極脫落，提高LED芯片的可靠性。
【專利說明】
_種發(fā)光二極管芯片及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及半導體技術領域，特別涉及一種發(fā)光二極管芯片及其制備方法。
【背景技術】
[0002]發(fā)光二極管(Light Emitting D1de，簡稱LED)具有發(fā)光強度大、效率高、體積小、使用壽命長等優(yōu)點，被認為是當前最具有潛力的光源之一。近年來，LED已在日常生活中得到廣泛應用，例如照明、信號顯示、背光源、車燈和大屏幕顯示等領域，同時這些應用也對LED的亮度、發(fā)光效率提出了更高的要求。
[0003]LED芯片是LED的核心組件，LED芯片一般包括襯底、以及依次層疊在襯底上的N型GAN層、發(fā)光層、P型GAN層，P型GAN層上開設有延伸到N型GAN層的凹槽，P型GAN層上依次設有電流阻擋層、氧化銦錫(Indium tin oxide，簡稱ITO)層、P型電極，N型GAN層上設有N型電極。
[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在以下問題:
[0005]為了提升LED發(fā)光效率，LED芯片設計逐步向小電極等方面進行優(yōu)化，以減少電極吸收的出射光，明顯提升LED芯片亮度和發(fā)光效率。但是電極尺寸縮小，電極焊線面積也縮小，大大減小了芯片有效可焊線面積，加上P型電極與ITO層之間的粘附性本來就較差，因此會導致P型電極容易脫落，引發(fā)LED芯片失效。

【發(fā)明內容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術電極焊線面積縮小、電極容易脫落、LED芯片失效的問題，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管芯片及其制備方法。所述技術方案如下:
[0007]—方面，本發(fā)明實施提供了一種發(fā)光二極管芯片，所述發(fā)光二極管芯片包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的N型GAN層、發(fā)光層、P型GAN層，所述P型GAN層上開設有延伸到所述N型GAN層的凹槽，所述P型GAN層上設有依次層疊的電流阻擋層和透明導電層，所述透明導電層內設有延伸到所述P型GAN層的通孔，所述通孔內設有P型電極，所述N型GAN層上設有N型電極，所述透明導電層和所述N型GaN層上層疊有鈍化層，所述P型電極為圓柱體，所述P型電極的直徑小于所述通孔的直徑。
[0008]可選地，所述P型電極的直徑比所述通孔的直徑小4?6μηι。
[0009]可選地，所述透明導電層上設有P型電極引線，所述P型電極引線包括與所述P型電極連接的P型連接段、以及從所述P型連接段向所述N型電極延伸的P型延伸段，所述P型連接段的寬度大于所述P型延伸段的寬度。
[0010]優(yōu)選地，所述P型連接段的寬度比所述P型延伸段的寬度大I?5μπι。
[0011]優(yōu)選地，所述P型連接段的長度為所述P型電極引線的長度的1/4?1/6。
[0012]優(yōu)選地，所述P型延伸段的末端為圓柱體，所述P型延伸段的末端的直徑大于所述P型延伸段的寬度。
[0013]更優(yōu)選地，所述P型延伸段的末端的直徑為所述P型延伸段的寬度的1.25?2倍。
[0014]可選地，所述N型GAN層上設有N型電極引線，所述N型電極引線包括與所述N型電極連接的N型連接段、以及從所述N型連接段向所述P型電極延伸的N型延伸段，所述N型連接段的寬度大于所述N型延伸段的寬度。
[0015]優(yōu)選地，所述N型延伸段的末端為圓柱體，所述N型延伸段的末端的直徑大于所述N型延伸段的寬度。
[0016]另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管芯片的制備方法，所述制備方法包括:
[0017]在襯底上依次生長N型GAN層、發(fā)光層、P型GAN層；
[0018]在所述P型GAN層上開設延伸到所述N型GAN層的凹槽；
[0019]在所述P型GAN層上依次形成電流阻擋層和透明導電層，所述透明導電層內設有延伸到所述P型GAN層的通孔；
[0020]在所述通孔內設置P型電極，在所述N型GAN層上設置N型電極；
[0021 ] 在所述透明導電層和所述N型GaN層上形成鈍化層；
[0022]所述P型電極為圓柱體，所述P型電極的直徑小于所述通孔的直徑。
[0023]本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0024]通過將透明導電層上延伸至P型GAN層的通孔設計成比設置在通孔內的P型電極的直徑大，在透明導電層和P型電極之間留出空隙，增大P型電極與P型GaN層之間的接觸面積，加上P型電極與P型GaN層之間的粘附性較好，P型電極能良好附著在P型GAN層上，可以有效避免P型電極脫洛，提尚LED芯片的可靠性。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種發(fā)光二極管芯片的結構示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實施例一提供的發(fā)光二極管芯片的立體圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實施例一提供的發(fā)光二極管芯片的俯視圖；
[0029]圖4是本發(fā)明實施例二提供的一種發(fā)光二極管芯片的制備方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
[0031 ] 實施例一
[0032]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管芯片，參見圖1，該發(fā)光二極管芯片包括襯底
1、以及依次層疊在襯底I上的N型GAN層2、發(fā)光層3、P型GAN層4，P型GAN層4上開設有延伸到N型GAN層2的凹槽10，P型GAN層4上設有依次層疊的電流阻擋層5和透明導電層6，透明導電層6內設有延伸到P型GAN層4的通孔20，通孔20內設有P型電極71，N型GAN層2上設有N型電極81，透明導電層6和N型GaN層2上層疊有鈍化層9，參見圖2和圖3，P型電極71為圓柱體，P型電極71的直徑小于通孔20的直徑。
[0033]具體地，襯底I可以為藍寶石襯底，發(fā)光層3可以包括交替層疊的InGaN層和GaN層，電流阻擋層5可以為Si02層，透明導電層6可以為氧化銦錫(Indium tin oxide，簡稱ITO)，P型電極71和N型電極72可以為金屬層，鈍化層9可以為S12層。
[0034]可選地，？型電極71的直徑可以比通孔20的直徑小4?6μπι。例如，P型電極71的直徑為45μπι，通孔20的直徑為49μπι，Ρ型電極71的直徑比通孔20的直徑小4μπι。
[0035]可選地，參見圖2和圖3，透明導電層6上設有P型電極引線72，Ρ型電極引線72包括與P型電極71連接的P型連接段72a、以及從P型連接段72a向N型電極81延伸的P型延伸段72b，P型連接段72a的寬度可以大于P型延伸段72b的寬度。
[0036]在實際應用中，P型電極引線位于電流阻擋層的上方。
[0037]需要說明的是，為了提升LED發(fā)光效率，LED芯片設計除了逐步向小電極方面進行優(yōu)化，還會向細電極引線方面進行優(yōu)化，在大電流密度下，細電流引線容易導致電流無法有效擴展，集中在電極引線與電極連接的一端，電流擴展不均勻、熱量局部集中，導致電極和電極引線的連接處斷裂，影響LED芯片的可靠性和抗靜電能力。本實施例將P型連接段的寬度設計成大于P型延伸段的寬度，有利于電流從P型電極向外擴展，避免電流擴展不均勻和熱量局部集中而導致電極和電極引線的連接處斷裂，提高LED芯片的可靠性和抗靜電能力。
[0038]具體地，P型連接段72a的寬度可以比P型延伸段72b的寬度大I?5μπι。例如，P型連接段72a的寬度為6μπι，Ρ型延伸段72b的寬度為4μπι，Ρ型連接段72a的寬度比P型延伸段72b的寬度大2μηι。
[0039]具體地，P型連接段72a的長度可以為P型電極引線72的長度的1/4?1/6。例如，P型連接段72a的長度為40μπι，Ρ型電極引線72的長度為200μπι，Ρ型連接段72a的長度為P型電極引線72的長度的1/5。
[0040]優(yōu)選地，參見圖2和圖3，P型延伸段72b的末端72c為圓柱體，P型延伸段72b的末端72c的直徑可以大于P型延伸段72b的寬度，防止因電極引線偏細而導致末端圖形失真，避免電流密度集中于末端，提升芯片的抗靜電能力。
[0041 ] 具體地，P型延伸段72b的末端72c的直徑可以為P型延伸段72b的寬度的1.25?2倍。例如，P型延伸段72b的末端72c的直徑為7μπι，Ρ型延伸段72b的寬度為4μπι，Ρ型延伸段72b的末端72c的直徑為P型延伸段72b的寬度的1.75倍。
[0042]可選地，參見圖2和圖3，N型GAN層2上設有N型電極引線82，N型電極引線82包括與N型電極81連接的N型連接段82a、以及從N型連接段82a向P型電極81延伸的N型延伸段82b，N型連接段82a的寬度可以大于N型延伸段82b的寬度。
[0043]具體地，N型連接段82a的寬度可以比N型延伸段82b的寬度大I?5μπι。例如，N型連接段82a的寬度為6μπι，Ν型延伸段82b的寬度為4μπι，Ν型連接段82a的寬度比N型延伸段82b的寬度大2μηι。
[0044]具體地，N型連接段82a的長度可以為N型電極引線82的長度的1/4?1/6。例如，N型連接段82a的長度為40μπι，Ν型電極引線82的長度為200μπι，Ν型連接段82a的長度為N型電極引線82的長度的1/5。
[0045]優(yōu)選地，參見圖2和圖3，N型延伸段82b的末端82c為圓柱體，N型延伸段82b的末端82c的直徑可以大于N型延伸段82b的寬度。
[0046]具體地，N型延伸段82b的末端82c的直徑可以為N型延伸段82b的寬度的1.25?2倍。例如，N型延伸段82b的末端82c的直徑為7μπι，Ν型延伸段82b的寬度為5μπι，Ν型延伸段82b的末端82c的直徑為N型延伸段82b的寬度的1.4倍。
[0047]本發(fā)明實施例通過將透明導電層上延伸至P型GAN層的通孔設計成比設置在通孔內的P型電極的直徑大，在透明導電層和P型電極之間留出空隙，增大P型電極與P型GaN層之間的接觸面積，加上P型電極與P型GaN層之間的粘附性較好，P型電極能良好附著在P型GAN層上，可以有效避免P型電極脫落，提高LED芯片的可靠性。而且，P型電極直接設置P型GaN層上，由于P型電極與P型GaN層之間良好的粘附性，使得P型電極可以平整地附著在P型GaN層上，可以提尚LED芯片的性能。
[0048]實施例二
[0049]本發(fā)明實施例提供了一種發(fā)光二極管芯片的制備方法，參見圖4，該制備方法包括:
[0050]步驟201:在襯底上依次生長N型GAN層、發(fā)光層、P型GAN層。
[0051 ]具體地，襯底可以為藍寶石襯底，發(fā)光層可以包括交替層疊的InGaN層和GaN層。
[0052]步驟202:在P型GAN層上開設延伸到N型GAN層的凹槽。
[0053]步驟203:在P型GAN層上依次形成電流阻擋層和透明導電層。
[0054]在本實施例中，電流阻擋層可以為Si02層，透明導電層可以為ΙΤ0，透明導電層內設有延伸到P型GAN層的通孔。
[0055]步驟204:在通孔內設置P型電極，在N型GAN層上設置N型電極。
[0056]在本實施例中，P型電極和N型電極可以為金屬層。
[0057]可選地，P型電極的直徑可以比通孔20的直徑小4?6μπι。例如，P型電極71的直徑為45μπι，通孔20的直徑為49μπι，Ρ型電極71的直徑比通孔20的直徑小4μπι。
[0058]可選地，該制備方法還可以包括:
[0059]在透明導電層上設置P型電極引線。
[0060]在本實施例中，P型電極引線包括與P型電極連接的P型連接段、以及從P型連接段向N型電極延伸的P型延伸段，P型連接段的寬度可以大于P型延伸段的寬度。
[0061]需要說明的是，為了提升LED發(fā)光效率，LED芯片設計除了逐步向小電極方面進行優(yōu)化，還會向細電極引線方面進行優(yōu)化，在大電流密度下，細電流引線容易導致電流無法有效擴展，集中在電極引線與電極連接的一端，電流擴展不均勻、熱量局部集中，導致電極和電極引線的連接處斷裂，影響LED芯片的可靠性和抗靜電能力。本實施例將P型連接段的寬度設計成大于P型延伸段的寬度，有利于電流從P型電極向外擴展，避免電流擴展不均勻和熱量局部集中而導致電極和電極引線的連接處斷裂，提高LED芯片的可靠性和抗靜電能力。
[0062]具體地，P型連接段的寬度可以比P型延伸段的寬度大I?5μπι。例如，P型連接段的寬度為6μι，Ρ型延伸段的寬度為4μπι，Ρ型連接段的寬度比P型延伸段的寬度大2μπι。
[0063]具體地，P型連接段的長度可以為P型電極引線的長度的1/4?1/6。例如，P型連接段的長度為40μπι，Ρ型電極引線的長度為200μπι，Ρ型連接段的長度為P型電極引線的長度的1/5。
[0064]優(yōu)選地，P型延伸段的末端為圓柱體，P型延伸段的末端的直徑可以大于P型延伸段的寬度，防止因電極引線偏細而導致末端圖形失真，避免電流密度集中于末端，提升芯片的抗靜電能力。
[0065]具體地，P型延伸段的末端的直徑可以為P型延伸段的寬度的1.25?2倍。例如，P型延伸段的末端的直徑為7μπι，Ρ型延伸段的寬度為4μπι，Ρ型延伸段的末端的直徑為P型延伸段的寬度的1.75倍。
[0066]可選地，該制備方法還可以包括:
[0067]在N型GAN層上設置N型電極引線。
[0068]在本實施例中，N型電極引線包括與N型電極連接的N型連接段、以及從N型連接段向P型電極延伸的N型延伸段，N型連接段的寬度可以大于N型延伸段的寬度。
[0069]具體地，N型連接段的寬度可以比N型延伸段的寬度大I?5μπι。例如，N型連接段的寬度為6μι，Ν型延伸段的寬度為4μπι，Ν型連接段的寬度比N型延伸段的寬度大2μπι。
[0070]具體地，N型連接段的長度可以為N型電極引線的長度的1/4?1/6。例如，N型連接段的長度為40μπι，Ν型電極引線的長度為200μπι，Ν型連接段的長度為N型電極引線的長度的1/5。
[0071]優(yōu)選地，N型延伸段的末端為圓柱體，N型延伸段的末端的直徑可以大于N型延伸段的寬度。
[0072]具體地，N型延伸段的末端的直徑可以為N型延伸段的寬度的1.25?2倍。例如，N型延伸段的末端的直徑為7wn，N型延伸段的寬度為5μπι，Ν型延伸段的末端的直徑為N型延伸段的寬度的1.4倍。
[0073]步驟205:在透明導電層和N型GaN層上形成鈍化層。
[0074]在本實施例中，鈍化層9可以為S12層。
[0075]本發(fā)明實施例通過將透明導電層上延伸至P型GAN層的通孔設計成比設置在通孔內的P型電極的直徑大，在透明導電層和P型電極之間留出空隙，增大P型電極與P型GaN層之間的接觸面積，加上P型電極與P型GaN層之間的粘附性較好，P型電極能良好附著在P型GAN層上，可以有效避免P型電極脫落，提高LED芯片的可靠性。而且，P型電極直接設置P型GaN層上，由于P型電極與P型GaN層之間良好的粘附性，使得P型電極可以平整地附著在P型GaN層上，可以提尚LED芯片的性能。
[0076]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種發(fā)光二極管芯片，所述發(fā)光二極管芯片包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的N型GAN層、發(fā)光層、P型GAN層，所述P型GAN層上開設有延伸到所述N型GAN層的凹槽，所述P型GAN層上設有依次層疊的電流阻擋層和透明導電層，所述透明導電層內設有延伸到所述P型GAN層的通孔，所述通孔內設有P型電極，所述N型GAN層上設有N型電極，所述透明導電層和所述N型GaN層上層疊有鈍化層，其特征在于，所述P型電極為圓柱體，所述P型電極的直徑小于所述通孔的直徑。2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述P型電極的直徑比所述通孔的直徑小4?6μηι。3.根據(jù)權利要求1或2所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述透明導電層上設有P型電極引線，所述P型電極引線包括與所述P型電極連接的P型連接段、以及從所述P型連接段向所述N型電極延伸的P型延伸段，所述P型連接段的寬度大于所述P型延伸段的寬度。4.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述P型連接段的寬度比所述P型延伸段的寬度大I?5μπι。5.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述P型連接段的長度為所述P型電極引線的長度的1/4?1/6。6.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述P型延伸段的末端為圓柱體，所述P型延伸段的末端的直徑大于所述P型延伸段的寬度。7.根據(jù)權利要求6所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述P型延伸段的末端的直徑為所述P型延伸段的寬度的1.25?2倍。8.根據(jù)權利要求1或2所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述N型GAN層上設有N型電極引線，所述N型電極引線包括與所述N型電極連接的N型連接段、以及從所述N型連接段向所述P型電極延伸的N型延伸段，所述N型連接段的寬度大于所述N型延伸段的寬度。9.根據(jù)權利要求8所述的發(fā)光二極管芯片，其特征在于，所述N型延伸段的末端為圓柱體，所述N型延伸段的末端的直徑大于所述N型延伸段的寬度。10.一種發(fā)光二極管芯片的制備方法，所述制備方法包括: 在襯底上依次生長N型GAN層、發(fā)光層、P型GAN層； 在所述P型GAN層上開設延伸到所述N型GAN層的凹槽； 在所述P型GAN層上依次形成電流阻擋層和透明導電層，所述透明導電層內設有延伸到所述P型GAN層的通孔； 在所述通孔內設置P型電極，在所述N型GAN層上設置N型電極； 在所述透明導電層和所述N型GaN層上形成鈍化層； 其特征在于，所述P型電極為圓柱體，所述P型電極的直徑小于所述通孔的直徑。
【文檔編號】H01L33/38GK105826439SQ201610149628
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月16日
【發(fā)明人】衛(wèi)婷, 閆曉紅, 葉青賢, 齊勝利, 沈燕, 王江波
【申請人】華燦光電(蘇州）有限公司