一種發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，包括：生長襯底；發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，至少包括N型層、量子阱層及P型層，所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)具有N電極制備區(qū)域；圖案化結(jié)構(gòu)，形成于P型層的部分表面；金屬反射鏡，結(jié)合于圖案化結(jié)構(gòu)表面；透明絕緣層，結(jié)合于金屬反射鏡表面；電流擴展層，覆蓋于透明絕緣層及P型層表面；N電極及P電極。本發(fā)明于P電極下方增加金屬反射鏡/絕緣層結(jié)構(gòu)，大大地降低了P電極對光線的吸收，對金屬反射鏡下方的P型層進行粗化，增加出光概率，同時有益于P電極的牢固性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說明】一種發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體照明作為新型高效固體光源，具有壽命長、節(jié)能、環(huán)保、安全等顯著優(yōu)點，將成為人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后的又一次飛躍，其應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴大，正帶動傳統(tǒng)照明、顯示等行業(yè)的升級換代，其經(jīng)濟效益和社會效益巨大。正因如此，半導(dǎo)體照明被普遍看作是21世紀最具發(fā)展前景的新興產(chǎn)業(yè)之一，也是未來幾年光電子領(lǐng)域最重要的制高點之一。發(fā)光二極管是由II1-1V族化合物，如GaAs (砷化鎵)、GaP (磷化鎵)、GaAsP (磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。因此它具有一般P-N結(jié)的1-N特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由N區(qū)注入P區(qū)，空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復(fù)合而發(fā)光。
[0003]對于一般正裝結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其出光面一般為正面出光，這種結(jié)構(gòu)存在以下問題:p電極下方的電流密度較大，發(fā)光效率也較高，但由于P電極一般不透光并且會吸收大部分的光線，因此會造成電流的浪費和出光率的降低?，F(xiàn)有的解決方法是，對P電極下方的P-GaN面積部分進行鈍化，使其成為電絕緣性，或者在P電極下面沉積S12等絕緣層，減少電流在P電極下面直接注入以節(jié)省電流，但是，對于這種結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管，其在活性區(qū)所產(chǎn)生的光子仍有部分能夠穿過電絕緣區(qū)或S12絕緣層被P電極所吸收，造成出光效率下降。
[0004]因此，提供一種能有效解決P電極對光線的吸收而導(dǎo)致發(fā)光二極管發(fā)光效率降低的問題的方法實屬必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中P電極對光線的吸收導(dǎo)致發(fā)光二極管發(fā)光效率降低的問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，至少包括:
[0007]生長襯底；
[0008]發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，至少包括依次層疊的N型層、量子阱層及P型層，所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)具有去除了部分的P型層、量子阱層及N型層所形成的N電極制備區(qū)域；
[0009]圖案化結(jié)構(gòu)，形成于所述P型層的部分表面；
[0010]金屬反射鏡，結(jié)合于所述圖案化結(jié)構(gòu)表面；
[0011]透明絕緣層，結(jié)合于所述金屬反射鏡表面；
[0012]電流擴展層，覆蓋于所述透明絕緣層及P型層表面；
[0013]N電極，形成于所述N電極制備區(qū)域表面，及P電極，形成于所述電流擴展層表面。
[0014]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述生長襯底為藍寶石襯底或圖形藍寶石襯底。
[0015]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述N型層為N-GaN層，所述量子阱層為InGaN/GaN多量子阱層，所述P型層為P-GaN層。
[0016]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述圖案化結(jié)構(gòu)的圖形高度不大于lOOnm。
[0017]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述金屬反射鏡為Al/Ni/Au疊層、Ag/Ni/Au 疊層、Al/Cr/Au 疊層、Ag/Cr/Au 疊層、Al/Cr/Pt 疊層、或 Ag/Cr/Pt 疊層。
[0018]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述金屬反射鏡及透明絕緣層的總厚度不大于750nm。
[0019]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述透明絕緣層為二氧化硅層、氮化硅層或二氧化硅/氮化硅疊層。
[0020]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述電流擴展層為ITO透明導(dǎo)電層。
[0021]作為本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選方案，所述生長襯底的背面還結(jié)合有背鍍反射鏡。
[0022]如上所述，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，至少包括:生長襯底；發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，至少包括依次層疊的N型層、量子阱層及P型層，所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)具有去除了部分的P型層、量子阱層及N型層所形成的N電極制備區(qū)域；圖案化結(jié)構(gòu)，形成于所述P型層的部分表面；金屬反射鏡，結(jié)合于所述圖案化結(jié)構(gòu)表面；透明絕緣層，結(jié)合于所述金屬反射鏡表面；電流擴展層，覆蓋于所述透明絕緣層及P型層表面；N電極形成于所述N電極制備區(qū)域表面，及P電極，形成于所述電流擴展層表面。本發(fā)明于P電極下方增加金屬反射鏡/絕緣層結(jié)構(gòu)，大大地降低了 P電極對光線的吸收，對金屬反射鏡下方的P型層進行粗化，增加出光概率，同時有益于P電極的牢固性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)實施例1中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2顯示為本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)實施例2中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3?圖12為本發(fā)明的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的制造方法各步驟所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]元件標號說明
[0027]101 生長襯底
[0028]102 N 型層
[0029]103 量子阱層
[0030]104 P 型層
[0031]105 N電極制備區(qū)域
[0032]106 圖案化結(jié)構(gòu)
[0033]108 金屬反射鏡
[0034]109 透明絕緣層
[0035]110電流擴展層
[0036]111N 電極
[0037]112P 電極
[0038]113背鍍反射鏡

【具體實施方式】
[0039]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0040]請參閱圖1?圖12。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0041]實施例1
[0042]如圖1所示，本實施例提供一種發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，至少包括:
[0043]生長襯底101 ;
[0044]發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，至少包括依次層疊的N型層102、量子阱層103及P型層104，所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)具有去除了部分的P型層104、量子阱層103及N型層102所形成的N電極制備區(qū)域105 ；
[0045]圖案化結(jié)構(gòu)106，形成于所述P型層104的部分表面；
[0046]金屬反射鏡108,結(jié)合于所述圖案化結(jié)構(gòu)106表面；
[0047]透明絕緣層109，結(jié)合于所述金屬反射鏡108表面；
[0048]電流擴展層110，覆蓋于所述透明絕緣層109及P型層104表面；
[0049]N電極111，形成于所述N電極制備區(qū)域105表面，及P電極112，形成于所述電流擴展層I1表面。
[0050]作為示例，所述生長襯底101為藍寶石襯底或圖形藍寶石襯底。當然，在其它的實施例中，所述生長襯底101也可以是如Si襯底、SiC襯底等，可以根據(jù)不同的工藝需求進行選擇，并不限于此處所列舉的幾種。
[0051]作為示例，所述N型層102為N-GaN層，所述量子阱層103為InGaN/GaN多量子阱層103，所述P型層104為P-GaN層。當然，所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)也可以是如GaAs (砷化鎵)、GaP (磷化鎵)、GaAsP (磷砷化鎵)等半導(dǎo)體制成的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)所需產(chǎn)品的性能進行選擇，且并不限于此處所列舉的幾種。
[0052]作為示例，所述圖案化結(jié)構(gòu)106的圖案呈周期性排列，各圖案的圖形高度不大于10nm,其中，所述圖形聞度是指圖案的最聞點及最低點之間的距尚。在本實施例中，所述圖案化結(jié)構(gòu)106的圖形高度為50nm。
[0053]作為示例,所述金屬反射鏡108為Al/Ni/Au疊層、Ag/Ni/Au疊層、Al/Cr/Au疊層、Ag/Cr/Au疊層、Al/Cr/Pt疊層、或Ag/Cr/Pt疊層。當然，在其它的實施例中，也可以采用其它的金屬或金屬疊層作為所述金屬反射鏡108的材料。
[0054]作為示例，所述透明絕緣層109為二氧化硅層、氮化硅層或二氧化硅/氮化硅疊層。
[0055]作為示例，所述金屬反射鏡108及透明絕緣層109的總厚度不大于750nm。
[0056]作為示例，所述電流擴展層110為ITO透明導(dǎo)電層。
[0057]如圖3?圖11所示，本實施例還提供一種發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的制造方法，包括以下步驟:
[0058]如圖3所示，首先進行步驟1)，提供一生長襯底101，然后采用化學(xué)氣相沉積法于所述生長襯底101表面形成至少包括N型層102、量子阱層103及P型層104的發(fā)光外延結(jié)構(gòu)。
[0059]如圖4所示，然后進行步驟2 )，采用感應(yīng)耦合等離子體ICP刻蝕法去除所述窗口內(nèi)的P型層104、量子阱層103及部分的N型層102，形成N電極制備區(qū)域105。
[0060]如圖5所示，接著進行步驟3)，采用濕法腐蝕或干法刻蝕對所述P型層104的部分表面進行粗化處理，形成圖案化結(jié)構(gòu)106。
[0061]如圖6?8所示，然后進行步驟4)，采用金屬剝離工藝于所述圖案化結(jié)構(gòu)106表面形成金屬反射鏡108。
[0062]如圖9所示，接著進行步驟5)，于所述金屬反射鏡108表面形成透明絕緣層109。
[0063]如圖10所示，然后進行步驟6)，于所述透明絕緣層109及P型層104表面形成電流擴展層110。
[0064]如圖11所示，最后進行步驟7)，制作N電極及P電極112，完成發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的制造。
[0065]實施例2
[0066]如圖2所示，本實施例提供一種發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)如實施例1，其中，為了進一步提高發(fā)光二極管的出光效率，所述生長襯底101的背面還結(jié)合有背鍍反射鏡113。在本實施例中，所述背鍍反射鏡113為全方位反射鏡ODR或布拉格反射鏡DBR。
[0067]如圖3?圖12所示，本實施例還提供一種發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)的制造方法，其基本步驟如實施例1，其中，還包括步驟:減薄所述生長襯底101，并于所述生長襯底101背面制作背鍍反射鏡113。在本實施例中，所述背鍍反射鏡113為全方位反射鏡ODR或布拉格反射鏡DBR。
[0068]綜上所述，本發(fā)明提供一種發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，至少包括:生長襯底101 ;發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，至少包括依次層疊的N型層102、量子阱層103及P型層104，所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)具有去除了部分的P型層104、量子阱層103及N型層102所形成的N電極制備區(qū)域105 ；圖案化結(jié)構(gòu)106，形成于所述P型層104的部分表面；金屬反射鏡108，結(jié)合于所述圖案化結(jié)構(gòu)106表面；透明絕緣層109，結(jié)合于所述金屬反射鏡108表面；電流擴展層110，覆蓋于所述透明絕緣層109及P型層104表面；N電極111，形成于所述N電極制備區(qū)域105表面，及P電極112，形成于所述電流擴展層110表面。本發(fā)明于P電極下方增加金屬反射鏡/絕緣層結(jié)構(gòu)，大大地降低了 P電極對光線的吸收，對金屬反射鏡下方的P型層進行粗化，增加出光概率，同時有益于P電極的牢固性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0069]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(shù)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(shù)領(lǐng)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(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少包括: 生長襯底； 發(fā)光外延結(jié)構(gòu)，至少包括依次層疊的N型層、量子阱層及P型層，所述發(fā)光外延結(jié)構(gòu)具有去除了部分的P型層、量子阱層及N型層所形成的N電極制備區(qū)域； 圖案化結(jié)構(gòu)，形成于所述P型層的部分表面； 金屬反射鏡，結(jié)合于所述圖案化結(jié)構(gòu)表面； 透明絕緣層，結(jié)合于所述金屬反射鏡表面； 電流擴展層，覆蓋于所述透明絕緣層及P型層表面； N電極，形成于所述N電極制備區(qū)域表面，及P電極，形成于所述電流擴展層表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述N型層為N-GaN層，所述量子阱層為InGaN/GaN多量子阱層，所述P型層為P-GaN層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述圖案化結(jié)構(gòu)的圖形高度不大于lOOnm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬反射鏡為Al/Ni/Au 疊層、Ag/Ni/Au 疊層、Al/Cr/Au 疊層、Ag/Cr/Au 疊層、Al/Cr/Pt 疊層、或 Ag/Cr/Pt 疊層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述金屬反射鏡及透明絕緣層的總厚度不大于750nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述電流擴展層為ITO透明導(dǎo)電層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述透明絕緣層為二氧化硅層、氮化硅層或二氧化硅/氮化硅疊層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的發(fā)光二極管芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述生長襯底的背面還結(jié)合有背鍍反射鏡。
【文檔編號】H01L33/40GK104134735SQ201310159339
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月3日
【發(fā)明者】朱廣敏, 郝茂盛, 齊勝利, 陳耀, 張楠, 楊杰, 袁根如, 陳誠 申請人:上海藍光科技有限公司