本發(fā)明涉及半導體技術(shù)領域，特別涉及一種高亮發(fā)光二極管的芯片及其制作方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光二極管(英文：Light Emitting Diode，簡稱LED)是一種能發(fā)光的半導體電子元件，具有體積小、亮度高、能耗小的特點，被廣泛地應用于顯示屏、背光源和照明領域。

傳統(tǒng)LED芯片的制作方法包括：在襯底上生長緩沖層、N型層、發(fā)光層、P型層；在P型層上形成延伸至N型層的凹槽；在P型層上形成透明導電薄膜；在透明導電薄膜上形成P型電極，在N型層上形成N型電極；裂片得到若干相互獨立的LED芯片。

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(shù)至少存在以下問題：

劃裂前各芯片的N型層連成一片，有利于電子擴展，劃裂后各芯片分開，電子擴展效果降低，導致LED芯片在劃裂前后的正向電壓(VF)差異較大，劃裂后的VF比劃裂前的VF高0.05～0.1V，光效降低3％。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明實施例提供了一種高亮發(fā)光二極管的芯片及其制作方法。所述技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明實施例提供了一種高亮發(fā)光二極管的芯片的制作方法，所述制作方法包括：

在襯底上依次形成外延層和透明導電薄膜，所述外延層包括依次層疊的緩沖層、N型層、發(fā)光層、P型層，所述P型層上設有延伸至所述N型層的凹槽；

在所述P型層、所述凹槽的側(cè)壁和部分所述N型層上形成介質(zhì)層；

在所述介質(zhì)層的保護下刻蝕所述外延層，形成延伸至所述襯底的劃片道；

通過所述劃片道對所述外延層進行腐蝕，使所述外延層的側(cè)面與所述外延層的底面的夾角為鈍角，所述外延層的底面為所述緩沖層中與所述襯底接觸的表面，所述外延層的側(cè)面為與所述外延層的底面相鄰的表面；

去除所述介質(zhì)層，在所述外延層的側(cè)面形成高反射層，所述高反射層采用反射率高于設定值且與所述N型層形成歐姆接觸的金屬材料；

在所述透明導電薄膜上設置P型電極，在所述N型層上設置N型電極；

裂片得到若干相互獨立的發(fā)光二極管芯片。

可選地，所述在所述外延層的側(cè)面形成高反射層，包括：

采用原子層沉積技術(shù)在所述外延層的側(cè)面形成所述高反射層。

可選地，所述金屬材料為Al或者TiAg。

可選地，所述通過所述劃片道對所述外延層進行腐蝕，使所述外延層的側(cè)面與所述外延層的底面的夾角為鈍角，包括：

采用腐蝕溶液對所述外延層進行腐蝕，所述腐蝕溶液為H₂PO₃溶液、H₂SO₄溶液、H₂PO₃和H₂SO₄的混合溶液、NaOH溶液、HCl溶液中的一種。

優(yōu)選地，所述腐蝕溶液的溫度為25～350℃。

優(yōu)選地，所述緩沖層為AlN層或Al_xGa_1-xN層，0＜x＜1。

可選地，所述介質(zhì)層為二氧化硅、氮化硅、二氧化鈦中的一種。

可選地，所述介質(zhì)層的厚度為200～1000nm。：

另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種高亮發(fā)光二極管的芯片，所述芯片包括襯底、以及依次層疊在所述襯底上的外延層和透明導電薄膜，所述外延層包括依次層疊在所述襯底上的緩沖層、N型層、發(fā)光層、P型層，所述P型層上設有延伸至所述N型層的凹槽，所述N型層上設有N型電極，所述透明導電薄膜上設有P型電極，所述外延層的側(cè)面與所述外延層的底面的夾角為鈍角，所述外延層的側(cè)面設有高反射層，所述高反射層采用反射率高于設定值且與所述N型層形成歐姆接觸的材料，所述外延層的底面為所述緩沖層中與所述襯底接觸的表面，所述外延層的側(cè)面為與所述外延層的底面相鄰的表面。

可選地，所述金屬材料為Al或者TiAg。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

通過劃片道對外延層進行腐蝕，使外延層的側(cè)面與外延層的底面的夾角為鈍角，暴露出更多的N型層，加上在外延層的側(cè)面形成高反射層，高反射層采用反射率高于設定值且與N型層形成歐姆接觸的金屬材料，金屬材料與N型層形成良好的歐姆接觸，有利于電子擴展，降低芯片的正向電壓，提高發(fā)光效率。而且外延層的側(cè)面與外延層的底面的夾角為鈍角，并且外延層的側(cè)面設有高反射層，可以提高芯片的出光效率和發(fā)光亮度，特別是軸向光的亮度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)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(shù)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。

圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種高亮發(fā)光二極管的芯片的制作方法的流程示意圖；

圖2a-圖2i是本發(fā)明實施例一提供的LED芯片制作過程中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例二提供的一種高亮發(fā)光二極管的芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。

實施例一

本發(fā)明實施例提供了一種高亮發(fā)光二極管的芯片的制作方法，參見圖1，該制作方法包括：

步驟101：在襯底上形成外延層。

在本實施例中，外延層包括依次層疊的緩沖層、N型層、發(fā)光層、P型層。

圖2a為執(zhí)行步驟101后的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為襯底，21為緩沖層，22為N型層，23為發(fā)光層，24為P型層。

可選地，緩沖層可以為AlN層或Al_xGa_1-xN層，0＜x＜1。

可選地，緩沖層的厚度可以為0.5nm～5μm。當緩沖層的厚度小于0.5nm時，無法起到晶格失配的減緩作用；當緩沖層的厚度大于5μm時，造成材料浪費，提高實現(xiàn)成本。

具體地，N型層為GaN層，發(fā)光層為交替層疊的InGaN層和GaN層，P型層為GaN層。

可選地，襯底可以為表面平整的藍寶石襯底、圖形化藍寶石襯底(英文：Patterned Sapphire Substrate，簡稱PSS)、Si襯底、GaN襯底、SiN襯底、SiC襯底、玻璃襯底中的一種，適用面廣。優(yōu)選地，襯底可以為PSS，利用PSS凹凸不平的表面進一步提高發(fā)光二極管的出光效率。

步驟102：在P型層上形成設定圖形的光刻膠。

圖2b為執(zhí)行步驟102后的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為襯底，21為緩沖層，22為N型層，23為發(fā)光層，24為P型層，3為光刻膠。

具體地，該步驟102可以包括：

在P型層上鋪上一層光刻膠；

在設定圖形的掩膜的阻擋下，對光刻膠進行曝光；

對曝光后的光刻膠進行顯影，得到設定圖形的光刻膠。

步驟103：在光刻膠的保護下刻蝕外延層，在P型層上形成延伸至N型層的凹槽。

圖2c為執(zhí)行步驟103后的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為襯底，21為緩沖層，22為N型層，23為發(fā)光層，24為P型層，3為光刻膠。

具體地，該步驟103可以包括：

采用干法刻蝕技術(shù)在光刻膠的保護下刻蝕外延層，在P型層上形成延伸至N型層的凹槽。

步驟104：去除光刻膠，在P型層上形成透明導電薄膜(TCO)。

圖2d為執(zhí)行步驟104后的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為襯底，21為緩沖層，22為N型層，23為發(fā)光層，24為P型層，4為TCO。

可選地，TCO可以為氧化銦錫(英文：Indium Tin Oxides，簡稱ITO)、鋁摻雜的氧化鋅透明導電玻璃(AZO)、鎵摻雜的氧化鋅透明導電玻璃(GZO)、銦鎵鋅氧化物(英文：Indium Gallium Zinc Oxide，簡稱IGZO)、NiAu、石墨烯中的一種，適用面廣。

步驟105：在P型層、凹槽的側(cè)壁和部分N型層上形成介質(zhì)層。

圖2e為執(zhí)行步驟105后的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為襯底，21為緩沖層，22為N型層，23為發(fā)光層，24為P型層，4為TCO，5為介質(zhì)層。

可選地，介質(zhì)層可以為二氧化硅、氮化硅、二氧化鈦中的一種。

可選地，介質(zhì)層的厚度可以為200～1000nm。

步驟106：在介質(zhì)層的保護下刻蝕外延層，形成延伸至襯底的劃片道。

圖2f為執(zhí)行步驟106后的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為襯底，21為緩沖層，22為N型層，23為發(fā)光層，24為P型層，4為TCO，5為介質(zhì)層。

可選地，劃片道的寬度可以為3～20μm。當劃片道的寬度小于3μm時，對后續(xù)劃片道內(nèi)的腐蝕造成不便；當劃片道的寬度大于20μm時，會造成發(fā)光區(qū)損失。

步驟107：通過劃片道對外延層進行腐蝕，使外延層的側(cè)面與外延層的底面的夾角為鈍角。

在本實施例中，外延層的底面為緩沖層中與襯底接觸的表面，外延層的側(cè)面為與外延層的底面相鄰的表面。

圖2g為執(zhí)行步驟107后的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為襯底，21為緩沖層，22為N型層，23為發(fā)光層，24為P型層，4為TCO，5為介質(zhì)層。

具體地，該步驟107可以包括：

采用腐蝕溶液對外延層進行腐蝕，腐蝕溶液為H₂PO₃溶液、H₂SO₄溶液、H₂PO₃和H₂SO₄的混合溶液、NaOH溶液、HCl溶液中的一種。利用腐蝕溶液腐蝕AlN的速度快于GaN，形成倒梯形的外延層，即外延層的側(cè)面與外延層的底面的夾角為鈍角(大于90°且小于180°)。

可選地，腐蝕溶液的溫度可以為25～350℃，以達到較好的腐蝕效果。

步驟108：去除介質(zhì)層，在外延層的側(cè)面形成高反射層，高反射層采用反射率高于設定值且與N型層形成歐姆接觸的金屬材料。

圖2h為執(zhí)行步驟108后的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為襯底，21為緩沖層，22為N型層，23為發(fā)光層，24為P型層，4為TCO，6為高反射層。

具體地，該步驟108可以包括：

采用原子層沉積技術(shù)在外延層的側(cè)面形成高反射層。

可選地，金屬材料可以為Al或者TiAg。

步驟109：在透明導電薄膜上設置P型電極，在N型層上設置N型電極。

圖2i為執(zhí)行步驟109后的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為襯底，21為緩沖層，22為N型層，23為發(fā)光層，24為P型層，4為TCO，6為高反射層，7為P型電極，8為N型電極。

可選地，P型電極可以為Cr、Pt、Au、Ti、Ni、Al、Mo、Pd中的一種或多種，N型電極可以為Cr、Pt、Au、Ti、Ni、Al、Mo、Pd，適用面廣。

步驟110：裂片得到若干相互獨立的發(fā)光二極管芯片。

具體地，該步驟110可以包括：

采用隱形切割技術(shù)沿劃片道的形成方向在襯底內(nèi)形成裂縫；

采用劈刀對裂縫形成區(qū)域形成敲擊，襯底沿劃片道的形成方向裂開，得到若干相互獨立的發(fā)光二極管芯片。

本發(fā)明實施例通過劃片道對外延層進行腐蝕，使外延層的側(cè)面與外延層的底面的夾角為鈍角，暴露出更多的N型層，加上在外延層的側(cè)面形成高反射層，高反射層采用反射率高于設定值且與N型層形成歐姆接觸的金屬材料，金屬材料與N型層形成良好的歐姆接觸，有利于電子擴展，降低芯片的正向電壓，提高發(fā)光效率。而且外延層的側(cè)面與外延層的底面的夾角為鈍角，并且外延層的側(cè)面設有高反射層，可以提高芯片的出光效率和發(fā)光亮度，特別是軸向光的亮度。

實施例二

本發(fā)明實施例提供了一種高亮發(fā)光二極管的芯片，可以采用實施例一提供的制作方法制作而成，參見圖3，該芯片襯底1、以及依次層疊在襯底1上的外延層和透明導電薄膜4，外延層包括依次層疊在襯底1上的緩沖層21、N型層22、發(fā)光層23、P型層24，P型層24上設有延伸至N型層22的凹槽，N型層上設有N型電極8，透明導電薄膜上設有P型電極7。

在本實施例中，外延層的側(cè)面與外延層的底面的夾角為鈍角，外延層的側(cè)面設有高反射層6，高反射層6采用反射率高于設定值且與N型層22形成歐姆接觸的材料，外延層的底面為緩沖層21中與襯底1接觸的表面，外延層的側(cè)面為與外延層的底面相鄰的表面。

本發(fā)明實施例通過劃片道對外延層進行腐蝕，使外延層的側(cè)面與外延層的底面的夾角為鈍角，暴露出更多的N型層，加上在外延層的側(cè)面形成高反射層，高反射層采用反射率高于設定值且與N型層形成歐姆接觸的金屬材料，金屬材料與N型層形成良好的歐姆接觸，有利于電子擴展，降低芯片的正向電壓，提高發(fā)光效率。而且外延層的側(cè)面與外延層的底面的夾角為鈍角，并且外延層的側(cè)面設有高反射層，可以提高芯片的出光效率和發(fā)光亮度，特別是軸向光的亮度。

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(nèi)，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(nèi)。