Led芯片及包含其的發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種LED芯片及包含其的發(fā)光二極管。該LED芯片包括外延層和設(shè)置在外延層上的透明導(dǎo)電層，以及設(shè)置在透明導(dǎo)電層上的電極，部分電極穿透透明導(dǎo)電層與外延層相連。本實用新型通過將部分電極穿透透明導(dǎo)電層與外延層相連，使部分電極與外延層之間的粘附力增強，從而減少了金屬電極從透明導(dǎo)電層上脫落的幾率；而且利于部分電極與外延層之間形成肖特基接觸，起到了電流阻擋層的作用，便于電流擴散到透明導(dǎo)電層區(qū)域，從而提高LED芯片的亮度。本實用新型這種結(jié)構(gòu)的LED芯片制作工藝簡單，成本低廉，技術(shù)成熟，能夠在不增加成本同時提高亮度，進而提高產(chǎn)品的可靠性，適合批量生產(chǎn)。
【專利說明】LED芯片及包含其的發(fā)光二極管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種LED芯片及包含其的發(fā)光二極管。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著第三代半導(dǎo)體技術(shù)的蓬勃發(fā)展，半導(dǎo)體照明以節(jié)能、環(huán)保、亮度高、壽命長等優(yōu)點，成為社會發(fā)展的焦點，也帶動了整個行業(yè)上中下游產(chǎn)業(yè)的方興未艾。GaN基LED芯片是半導(dǎo)體照明的“動力”，近年來性能得到大幅提升，生產(chǎn)成本也不斷降低，為半導(dǎo)體照明走進千家萬戶做出突出貢獻。
[0003]近年來提出了減薄透明導(dǎo)電層，并使用濺射(sputter)機臺，反應(yīng)等離子沉積(RPD)機臺等設(shè)備制作透明導(dǎo)電層，實現(xiàn)提升LED芯片發(fā)光效率的目的。目前濺射機臺，RPD蒸鍍機臺等設(shè)備制作的透明導(dǎo)電層與金屬電極之間的粘附力偏低，容易出現(xiàn)金屬電極脫落的問題。
[0004]目前，還沒有很好方法的解決濺射ITO或RPD蒸鍍ITO與金屬電極粘附力問題，出現(xiàn)金屬電極脫落都是進行返工處理，重新制作ITO層與金屬電極。因此，仍需要對現(xiàn)有技術(shù)進行改進，以減少金屬電極的容易脫落的問題。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型旨在提供一種LED芯片及包含其的發(fā)光二極管，以改善現(xiàn)有技術(shù)中LED發(fā)光二極管中電極容易脫落的問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種LED芯片，包括外延層和設(shè)置在外延層上的透明導(dǎo)電層，以及設(shè)置在透明導(dǎo)電層上的電極，部分電極穿透透明導(dǎo)電層與外延層相連。
[0007]進一步地，上述透明導(dǎo)電層中設(shè)有多個通孔，電極上設(shè)有多個凸出部，其中，一個凸出部對應(yīng)地插入一個通孔與外延層相連。
[0008]進一步地，上述LED芯片包括設(shè)置在外延層上的焊盤以及以焊盤為端點向外延伸的多條電極。
[0009]進一步地，各條電極下方的透明導(dǎo)電層中均設(shè)置通孔。
[0010]進一步地，各條電極下方的透明導(dǎo)電層中均設(shè)有一個通孔組，且每個通孔組沿其上方的電極的延伸方向依次排布有多個通孔。
[0011]進一步地，在每個通孔組中相鄰兩個通孔之間的距離為5?50 μ m。
[0012]進一步地，各通孔沿垂直于電極延伸方向的最大寬度大于其上方的電極的寬度。
[0013]進一步地，通孔為圓形、方形、矩形、菱形、橢圓形、三角形、平行四邊形、梯形或六邊形。
[0014]進一步地，上述外延層為GaN基外延層，上述透明導(dǎo)電層的材料為氧化銦錫。
[0015]根據(jù)本實用新型的另一方面，提供了一種發(fā)光二極管，由上述任一種LED芯片制作而成。
[0016]應(yīng)用本實用新型的技術(shù)方案，通過將部分電極穿透透明導(dǎo)電層與外延層相連，使部分電極與外延層之間的粘附力增強，從而減少了金屬電極從透明導(dǎo)電層上脫落的幾率；而且利于部分電極與外延層之間形成肖特基接觸，即起到電流阻擋層的作用，便于電流擴散到透明導(dǎo)電層區(qū)域，從而提高LED芯片的亮度。本實用新型這種結(jié)構(gòu)的LED芯片制作工藝簡單，成本低廉，技術(shù)成熟，能夠在不增加成本的同時提高亮度，并提高產(chǎn)品的可靠性，適合批量生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1是本實用新型一種典型實施例的剖面示意圖；以及
[0019]圖2是本實用新型一種優(yōu)選實施例的俯視圖。

【具體實施方式】
[0020]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本實用新型。
[0021]為了改善【背景技術(shù)】部分所提到的現(xiàn)有技術(shù)中金屬電極容易脫落的問題，本實用新型提供了一種LED芯片，如圖1所示，包括外延層I和設(shè)置在外延層I上的透明導(dǎo)電層2，以及設(shè)置在透明導(dǎo)電層2上的電極3，部分電極3穿過透明導(dǎo)電層2與外延層I相連。
[0022]本實用新型的上述LED芯片，通過將部分電極3穿透透明導(dǎo)電層2與外延層I相連，使部分電極3與外延層I之間的粘附力增強，從而減少了金屬電極3從透明導(dǎo)電層2上脫落的幾率；而且利于部分電極3與外延層I之間形成肖特基接觸，即起到電流阻擋層的作用，便于電流擴散到透明導(dǎo)電層2區(qū)域，從而提高LED芯片的亮度。本實用新型這種結(jié)構(gòu)的LED芯片制作工藝簡單，成本低廉，技術(shù)成熟，能夠在不增加成本同時提高亮度，進而提高產(chǎn)品的可靠性，適合批量生產(chǎn)。
[0023]為了使電極3與外延層I之間的粘附力更強，在本實用新型一種優(yōu)選的實施例中，上述透明導(dǎo)電層2中設(shè)有多個通孔21，電極3上設(shè)有多個凸出部31，如圖2所示，其中，一個所述凸出部31對應(yīng)地插入一個所述通孔21與所述外延層I相連。通過多個電極3的凸出部31透過透明導(dǎo)電層2上的多個通孔21與外延層I相連，使得電極3與外延層I之間的粘附得更緊，不容易脫落。
[0024]上述LED芯片除了包括襯底和發(fā)光外延層I外，還包括設(shè)置在外延層I上的焊盤4以及以焊盤4為端點向外延伸的多條電極3。這種焊盤4和電極3的設(shè)置方式具有使電極3與外延層I的粘附力分散相對更均勻，避免部分電極3脫落的現(xiàn)象。
[0025]本實用新型基于增強金屬電極3與透明導(dǎo)電層2下方的外延層I的粘附力考慮，在上述外延片上沉積透明導(dǎo)電層2時，除了通過光刻、刻蝕等步驟將外延層I上表面的導(dǎo)電物質(zhì)去除外，同時在多條電極3中每條電極3下方的透明導(dǎo)電層2上設(shè)置通孔21，使得其上方的電極3具有填充上述通孔21的凸出部31。即金屬電極3通過其凸出部31與外延層I相連，從而增強粘附力，減少電極3的脫落。而且，金屬電極3凸出部31與外延層I相連的部分形成了肖特基接觸，起到了電流阻擋層的作用，減少金屬電極3下方的復(fù)合發(fā)光，將電流擴散到凸出部31兩側(cè)的透明導(dǎo)電層2，克服電流擁擠效應(yīng)，增加透明導(dǎo)電層2下方的復(fù)合發(fā)光，提高光取出效率，增加LED芯片發(fā)光效率。
[0026]為了進一步增強各條電極3與外延層I之間的粘附力，在本實用新型一種優(yōu)選的實施例中，上述各條電極3下方的透明導(dǎo)電層2中均設(shè)有一組通孔21組，且每組通孔21組沿其上方的電極3的延伸方向依次排布有多個通孔21。通過沿電極3延伸方式設(shè)置多個通孔21，使每一條金屬電極3與外延層I之間的粘附力更強。
[0027]為了使電極3與外延片的粘附力相對均勻地分布在各電極3上，在本實用新型中，優(yōu)選每組通孔21組中相鄰兩個通孔21之間的距離為5?50 μ m。將通孔21的間距控制在上述范圍內(nèi)既能實現(xiàn)增加粘附力的作用，又使得相鄰?fù)?1中間的透明導(dǎo)電層2受兩邊電流阻擋層的影響而透光率增強，進而使得整個透明導(dǎo)電層受電流阻擋層影響而出光率增強。
[0028]在本實用新型又一種優(yōu)選的實施例中，上述各通孔21沿垂直于電極3延伸方向的最大寬度大于其上方的電極3的寬度。這種通孔21寬度的設(shè)置方式具有方便制作，便于檢測，提升粘附力明顯，電流阻擋效果好等優(yōu)點。
[0029]上述通孔21的形狀不限，無論是圓形、方形、矩形、菱形、橢圓形、三角形、平行四邊形、梯形或六邊形，只要能夠使金屬電極3透過透明導(dǎo)電層2與外延層I相連接，從而增強電極3與透明導(dǎo)電層2或外延層I之間的粘附力即可，優(yōu)選通孔21的形狀為圓形。
[0030]上述LED芯片的外延層I，根據(jù)其透明導(dǎo)電層2材料的不同，可以由比其透明導(dǎo)電層2對常用的金屬電極3粘附力強的任何材料制成。比如，由藍寶石襯底和依次設(shè)置在該襯底上的N型GaN層、有源區(qū)量子阱層及P型GaN層所組成的GaN基外延層I。
[0031]在本實用新型另一種典型的實施方式中，提供了一種發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管由上述任一種LED芯片制作而成。這種發(fā)光二極管的金屬電極3不易脫落，且具有更高的發(fā)光亮度。
[0032]下面以圖1所示的LED外延層，來說明本實用新型的LED芯片的制作方法。需要說明的是，適用于本實用新型的LED外延層除了圖1所示的結(jié)構(gòu)外，也可以是市售的外延層。在市售外延層上形成具有通孔結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電層及與通孔結(jié)構(gòu)對應(yīng)形成的具有凸出部的電極時，可以根據(jù)市售外延層上的電極的具體結(jié)構(gòu)和形狀，相應(yīng)地調(diào)整通孔的形狀、大小以及相鄰?fù)字g的距離。
[0033]圖1所示的外延層1，包括襯底11，形成于襯底11頂面上的N型GaN層12，形成于N型GaN層12頂面上的量子阱層13，形成于量子阱層13頂面上的P型GaN層14。
[0034]首先，上述襯底為PSS藍寶石襯底11徹底清洗外延層I ;清洗后采用電子束蒸發(fā)或者濺射(sputter)的方式沉積透明導(dǎo)電層2，其中透明導(dǎo)電層2材料是氧化銦錫(ITO)，也可以是氧化鎳金或者摻雜氧化鋅。
[0035]然后，通過黃光光刻、濕法蝕刻等步驟露出P_GaN14，同時在后續(xù)工藝中將要沉積P電極3下方的透明導(dǎo)電層2區(qū)域間斷性鑿開圓形通孔21，其直徑為8 μ m，通孔21之間的間距為10 μ m。其中，刻蝕的方式可以是干法刻蝕，也可以是濕法刻蝕。
[0036]接著，通過黃光光刻、電感偶和等離子體(ICP)刻蝕、去膠清洗等步驟制造出的發(fā)光區(qū)臺面，露出N型GaN12 ;將透明導(dǎo)電層2與P型GaM退火，形成歐姆接觸；其中退火方式可以是普通爐管退火，也可以是快速退火(RTA)或者是電磁波退火。
[0037]下一步，使用離子源輔助沉積或者等離子體增強化學(xué)氣相沉積法(PECVD)沉積絕緣鈍化層5，并經(jīng)過光刻、濕法腐蝕、去膠清洗等步驟使得用于分布P型電極3、P型焊盤4、N型電極6及N型焊盤7的位置露出；進而通過掃膠、沉積、剝離等方式制作P型電極3、P型焊盤4、N型電極6及N型焊盤7。其中，P型電極、P型焊盤、N型電極及N型焊盤的材料是Cr/Pt/Au/ 或者 Ni/AI/Cr/Ni/Au。
[0038]最后，將P型電極3、N型電極6金屬與GaN半導(dǎo)體在高溫爐管中進行退火處理即可得到本實用新型的LED芯片。
[0039]從上述描述中可以看出，本實用新型的LED芯片通過將部分電極穿透透明導(dǎo)電層與外延層相連，使部分電極與外延層之間的粘附力增強，從而減少了金屬電極從透明導(dǎo)電層上脫落的幾率；而且利于部分電極與外延層之間形成肖特基接觸，即起到電流阻擋層的作用，便于電流擴散到透明導(dǎo)電層區(qū)域，從而提高LED芯片的亮度。本實用新型這種結(jié)構(gòu)的LED芯片制作簡單，成本低廉，技術(shù)成熟，能夠在不增加成本的同時提高亮度，并提高產(chǎn)品的可靠性，適合批量生產(chǎn)。
[0040]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種LED芯片，包括外延層(I)和設(shè)置在所述外延層(I)上的透明導(dǎo)電層(2)，以及設(shè)置在所述透明導(dǎo)電層(2)上的電極(3)，其特征在于，部分所述電極(3)穿透所述透明導(dǎo)電層(2)與所述外延層(I)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述透明導(dǎo)電層(2)中設(shè)有多個通孔(21)，所述電極(3)上設(shè)有多個凸出部(31)，其中，一個所述凸出部(31)對應(yīng)地插入一個所述通孔(21)與所述外延層(I)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED芯片，其特征在于，所述LED芯片包括設(shè)置在所述外延層(I)上的焊盤⑷以及以所述焊盤為端點向外延伸的多條所述電極(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED芯片，其特征在于，各條所述電極(3)下方的所述透明導(dǎo)電層(2)中均設(shè)置有所述通孔(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED芯片，其特征在于，各條所述電極(3)下方的所述透明導(dǎo)電層(2)中均設(shè)有一個通孔組，且每個所述通孔組沿其上方的所述電極(3)的延伸方向依次排布有多個所述通孔(21)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED芯片，其特征在于，在每個所述通孔組中相鄰兩個所述通孔(21)之間的距離為5?50 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED芯片，其特征在于，各所述通孔(21)沿垂直于所述電極(3)延伸方向的最大寬度大于其上方的所述電極(3)的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項所述的LED芯片，其特征在于，所述通孔(21)為圓形、方形、矩形、菱形、橢圓形、三角形、平行四邊形、梯形或六邊形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED芯片，其特征在于，所述外延層(I)為GaN基外延層，所述透明導(dǎo)電層(2)的材料為氧化銦錫。
10.一種發(fā)光二極管，其特征在于，所述發(fā)光二極管由上述權(quán)利要求1至9中任一項所述的LED芯片制作而成。
【文檔編號】H01L33/62GK204029866SQ201420366932
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】袁章潔, 汪延明 申請人:湘能華磊光電股份有限公司